VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
FAKULTA CHEMICKÁ ÚSTAV CHEMIE A TECHNOLOGIE OCHRANY ŽIVOTNÍHO PROSTŘEDÍ FACULTY OF CHEMISTRY INSTITUTE OF CHEMISTRY AND TECHNOLOGY OF ENVIRONMENTAL PROTECTION
VÝSKYT TĚŽKÝCH KOVŮ V BLÍZKOSTI DOPRAVNÍCH KOMUNIKACÍ V BRNĚ
DIPLOMOVÁ PRÁCE MASTER'S THESIS
AUTOR PRÁCE AUTHOR
BRNO 2011
Bc. JAN BRZOBOHATÝ
VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
FAKULTA CHEMICKÁ ÚSTAV CHEMIE A TECHNOLOGIE OCHRANY ŽIVOTNÍHO PROSTŘEDÍ FACULTY OF CHEMISTRY INSTITUTE OF CHEMISTRY AND TECHNOLOGY OF ENVIRONMENTAL PROTECTION
VÝSKYT TĚŽKÝCH KOVŮ V BLÍZKOSTI DOPRAVNÍCH KOMUNIKACÍ V BRNĚ PRESENCE OF HEAVY METALS IN VICINITY OF THE ROADS IN BRNO
DIPLOMOVÁ PRÁCE MASTER'S THESIS
AUTOR PRÁCE
Bc. JAN BRZOBOHATÝ
AUTHOR
VEDOUCÍ PRÁCE SUPERVISOR
BRNO 2011
Mgr. HELENA DOLEŽALOVÁ WEISSMANNOVÁ, Ph.D.
Vysoké učení technické v Brně Fakulta chemická Purkyňova 464/118, 61200 Brno 12
Zadání diplomové práce Číslo diplomové práce: Ústav: Student(ka): Studijní program: Studijní obor: Vedoucí práce Konzultanti:
FCH-DIP0581/2010 Akademický rok: 2010/2011 Ústav chemie a technologie ochrany životního prostředí Bc. Jan Brzobohatý Chemie a technologie ochrany životního prostředí (N2805) Chemie a technologie ochrany životního prostředí (2805T002) Mgr. Helena Doležalová Weissmannová, Ph.D. Ing. Andrea Debnárová
Název diplomové práce: Výskyt těžkých kovů v blízkosti dopravních komunikací v Brně
Zadání diplomové práce: Stanovení obsahu těžkých kovů v půdních vzorcích odebraných v blízkosti dopravních komunikací v Brně. Posouzení kontaminace v okolí dopravních komunikací a zhodnotit vliv dopravních emisí na kontaminaci půd v Brně.
Termín odevzdání diplomové práce: 13.5.2011 Diplomová práce se odevzdává ve třech exemplářích na sekretariát ústavu a v elektronické formě vedoucímu diplomové práce. Toto zadání je přílohou diplomové práce.
------------------------------------------------------------------Bc. Jan Brzobohatý Mgr. Helena Doležalová Weissmannová, Ph.D. doc. Ing. Josef Čáslavský, CSc. Student(ka) Vedoucí práce Ředitel ústavu
V Brně, dne 15.1.2011
----------------------prof. Ing. Jaromír Havlica, DrSc. Děkan fakulty
ABSTRAKT Diplomová práce se zabývá zhodnocením výskytu rizikových kovů v půdách v okolí dopravních komunikací na území města Brna. Bylo vybráno dvacet pět odběrových lokalit, které byly rozděleny do skupin dle dopravní zátěţe, aby mohl být porovnán vliv dopravy na kontaminaci půd rizikovými kovy. V půdních vzorcích byly stanovovány obsahy rizikových kovů (Cd, Hg, Pb, Zn, Cu, Ni) s vyuţitím instrumentálních metod atomové absorpční spektrometrie. Olovo, zinek, měď a nikl byly stanoveny atomovou absorpční spektrometrií s plamenovou atomizací (F-AAS), kadmium atomovou absorpční spektrometrií s elektrotermickou atomizací (ET-AAS), rtuť byla stanovena instrumentací AMA 254.
ABSTRACT Diploma thesis deals with the risk assessment of metals in soils near roads in the city of Brno. For samples collection has been chosen twenty-five localities which were divided into five groups depending on the traffic load, in order to compare the impact of transport on the risk of soil contamination with metals. In the soil samples were determined levels of six hazardous metals (Cd, Hg, Pb, Zn, Ni, Cu). Lead, zinc, nickel and copper were determined by the flame atomic absorption spectrometry (F-AAS), cadmium by the electrotermic atomic absorption spectrometry (ETAAS) and mercury by the advanced mercury analyzer AMA 254.
KLÍČOVÁ SLOVA Rizikové kovy, atomová absorpční spektrometrie, F-AAS, ET-AAS, AMA 254, doprava, půda, kontaminace
KEYWORDS Hazardous metals, atomic absorption spectrometry, F-AAS, ET-AAS transport, soil, contamination 3
BRZOBOHATÝ, J. Výskyt těžkých kovů v blízkosti dopravních komunikací v Brně. Brno: Vysoké učení technické v Brně, Fakulta chemická, 2011. 88 s. Vedoucí diplomové práce Mgr. Helena Doleţalová Weissmannová, Ph.D.
PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, ţe jsem diplomovou práci vypracoval samostatně a ţe všechny pouţité literární zdroje jsem správně a úplně citoval. Diplomová práce je z hlediska obsahu majetkem Fakulty chemické VUT v Brně a můţe být vyuţita ke komerčním účelům jen se souhlasem vedoucího diplomové práce a děkana FCH VUT.
................................................ podpis studenta
PODĚKOVÁNÍ Velké poděkování patří především vedoucí této práce, Mgr. Heleně Doleţalové Weissmannové Ph.D., a to především za její obrovskou vstřícnost, pochopení, trpělivost a hlavně přehled, se kterým přispěla k této práci mnoha důleţitými radami a podněty. Velké díky si zaslouţí také Ing. Andrea Debnárová, a to hlavně za její trpělivost a velký přínos a pomoc při analýze vzorků a zpracování výsledků. 4
OBSAH 1 ÚVOD ................................................................................................................................ 7 2 TEORETICKÁ ČÁST........................................................................................................ 8 2.1 Česká republika .......................................................................................................... 8 2.1.1 Obecné informace .............................................................................................. 8 2.2 Brno ............................................................................................................................ 8 2.2.1 Obecné informace .............................................................................................. 8 2.2.2 Geografie ............................................................................................................ 8 2.2.3 Meteorologická charakteristika .......................................................................... 9 2.2.4 Geologická charakteristika ................................................................................. 9 2.2.5 Hydrologická charakteristika ........................................................................... 10 2.2.6 Zdroje znečištění na území města Brna ............................................................ 10 2.3 Doprava .................................................................................................................... 11 2.3.1 Vliv dopravy na ţivotní prostředí..................................................................... 11 2.3.2 Charakteristika dopravní situace v Brně .......................................................... 12 2.4 Půda .......................................................................................................................... 18 2.4.1 Definice půdy ................................................................................................... 18 2.4.2 Půdy na území ČR ............................................................................................ 19 2.4.3 Index znečištění ................................................................................................ 20 2.5 Rizikové kovy .......................................................................................................... 21 2.5.1 Chování rizikových kovů v půdní matrici ........................................................ 22 2.5.2 Limitní koncentrace rizikových prvků v půdách .............................................. 22 2.5.3 Kadmium .......................................................................................................... 24 2.5.4 Měď .................................................................................................................. 25 2.5.5 Nikl ................................................................................................................... 25 2.5.6 Olovo ................................................................................................................ 26 2.5.7 Rtuť .................................................................................................................. 26 2.5.8 Zinek ................................................................................................................. 27 2.6 Metody stanovení rizikových kovů v půdní matrici................................................. 28 2.6.1 Vzorkování půd ................................................................................................ 28 2.7 Atomová absorpční spektrometrie ........................................................................... 29 2.7.1 Innstrumentace v AAS ..................................................................................... 29 2.7.2 Atomová absorpční spektrometrie s atomizací v plameni ............................... 30 2.7.3 Atomová absorpční spektrometrie s elektrotermickou atomizací ................... 31 2.7.4 Analyzátor rtuti AMA-254 ............................................................................... 32 2.8 Statistické zpracování dat ......................................................................................... 32 2.8.1 Metoda kalibrační křivky ................................................................................. 32 2.8.2 Meze detekce, meze stanovitelnosti ................................................................. 33 3 EXPERIMENTÁLNÍ ČÁST ............................................................................................ 34 3.1 Vzorkování ............................................................................................................... 34 3.1.1 Výběr lokalit pro odběr vzorku ........................................................................ 34 3.1.2 Rozdělení lokalit odběru do skupin dle dopravní zátěţe.................................. 38 3.1.3 Odběr a zpracování vzorků .............................................................................. 39 3.1.4 Meteorologické podmínky odběru vzorků ....................................................... 39 3.2 Zpracování odebraných vzorků půdy ....................................................................... 40 3.2.1 Stanovení sušiny ............................................................................................... 40 5
4
5 6 7 8 9
3.2.2 Příprava půdního extraktu ................................................................................ 40 3.2.3 Stanovení pH půd ............................................................................................. 40 3.3 Analýza půdy a půdních extraktů ............................................................................. 40 3.3.1 Stanovení rtuti v půdní matrici ......................................................................... 40 3.3.2 Stanovení prvků v půdním extraktu (F-AAS) .................................................. 42 3.3.3 Stanovení kadmia v půdním extraktu ............................................................... 42 3.3.4 Kalibrace přístrojů, meze detekce a meze stanovitelnosti................................ 44 3.4 Pouţité chemikálie .................................................................................................. 47 3.5 Pouţité přístroje a zařízení ...................................................................................... 47 VÝSLEDKY A DISKUZE .............................................................................................. 48 4.1 Diskuze k výsledkům stanovení pH půd .................................................................. 48 4.2 Diskuze k výsledkům stanovení obsahu rtuti v půdní matrici ................................. 49 4.3 Diskuze k výsledkům stanovení obsahu mědi v půdním extraktu ........................... 50 4.4 Diskuze k výsledkům stanovení obsahu niklu v půdním extraktu ........................... 52 4.5 Diskuze k výsledkům stanovení obsahu olova v půdním extraktu .......................... 53 4.6 Diskuze k výsledkům stanovení obsahu zinku v půdním extraktu .......................... 54 4.7 Diskuze k výsledkům stanovení obsahu kadmia v půdním extraktu ....................... 56 4.8 Zhodnocení kontaminace lokalit (IPI) ...................................................................... 57 ZÁVĚR............................................................................................................................. 61 SEZNAM POUŢITÝCH ZDROJŮ ................................................................................. 62 SEZNAM POUŢITÝCH ZKRATEK A SYMBOLŮ ...................................................... 65 SEZNAM PŘÍLOH .......................................................................................................... 66 PŘÍLOHY......................................................................................................................... 67
6
1
ÚVOD
V dnešní době se ochrana ţivotního prostředí stává vědeckou oblastí, na kterou je upírána ve značné míře pozornost veřejnosti, a to jak odborné, tak laické. Je jiţ všeobecně známo, ţe některé látky jsou schopny se akumulovat ve sloţkách ţivotního prostředí a organismech a následně zde negativně působit. Na znečištění ţivotního prostředí se mohou podílet jak organické, tak anorganické, přírodní či uměle vytvořené látky. Všechny tyto ţivotnímu prostředí nebezpečné látky mohou být produkovány buď přírodními zdroji nebo vlivem činnosti člověka - antropogenními vlivy. Hlavní význam pro ţivotní prostředí pak mají právě škodliviny antropogenního původu, protoţe si s nimi příroda nedokáţe dost dobře poradit, zejména vyskytuje - li se jich ve sloţkách ţivotního prostředí více, neţ je přirozené. Produkce antropogenních polutantů se neustále zvyšuje ruku v ruce s rostoucí průmyslovou výrobou, vyuţíváním hnojiv, přemírou vyuţívání chemických přípravků všeho druhu, léků a také intenzitou dopravy. Doprava, jako jeden z největších producentů polutantů, má na ţivotní prostředí významný vliv. Rostoucí průmyslová výroba má za následek vyšší nároky na přepravní kapacitu materiálu a zboţí. Z hlediska osobní přepravy se dá říct, ţe kaţdá rodina dnes vlastní alespoň jeden automobil. Ze všech dopravních výzkumů v posledních letech vyplývá, ţe počet vozidel na silnicích roste. Nicméně s počtem vozidel rostou naštěstí také legislativní nároky na čistotu plynů produkovaných vozidly (coţ platí především pro nákladní dopravu). V rámci této diplomové práce budou sledovány rizikové kovy, tedy antropogenní polutanty produkované především průmyslovou výrobou, zpracováním rud a dopravou. Proto také jejich nejvyšší koncentrace obvykle nalézáme v okolí průmyslových zón, komunikací a obecně ve velkých městech. Některé z těchto kovů patří mezi látky esenciální pro organismus, všechny však při překročení určitého mnoţství (ať uţ ve sloţkách ţivotního prostředí či organismech) představují váţné riziko. První sloţkou ţivotního prostředí zasaţenou těţkými kovy bývá nejčastěji ovzduší. Stanovení rizikových kovů však není jednoduché vzhledem k měnícím se meteorologickým podmínkám. Z ovzduší se rizikové kovy dostávají spolu se sráţkami do vod a půd. Ve vodách se váţou na sedimentující částice, v půdách se stávají součástí půdní matrice a následně mohou přecházet do rostlin či ţivočichů a tím se dostávat do potravních řetězců. Obsah, mobilita, biodostupnost a akumulace rizikových kovů v půdách závisí na mnoha faktorech (na vlastnostech půdy, pH, na přítomnosti organických látek, redoxním potenciálu nebo obsahu konkurenčních iontů). Monitoring ţivotního prostředí v rámci obsahu rizikových kovů v různých matricích probíhá neustále. Existuje mnoho různých metod, kterými se rizikové kovy s poměrně velkou přesností stanovují. Trendem v problematice rizikových kovů jsou legislativní úpravy limitního obsahu rizikových prvků ve sloţkách ţivotního prostředí a jejich postupné nahrazování jinými, k ţivotnímu prostředí přívětivějšími, látkami.
7
2
TEORETICKÁ ČÁST
2.1 Česká republika 2.1.1 Obecné informace Česká republika je vnitrozemský stát leţící v mírném pásu severní polokoule ve střední části Evropy. Rozloha České republika je 78 865 km2 a počet obyvatel je 10 506 813. Státní hranice má Česká republika s Polskem v délce 761,8 km, Německem 810,3 km, Rakouskem 466,3 km a Slovenskem 251,8 km. Na území ČR se nachází hlavní rozvodí oddělující povodí Severního, Baltského a Černého moře. Hlavní říční osy jsou v Čechách Labe s Vltavou, na Moravě řeka Morava s Dyjí a ve Slezsku Odra s Opavou. Z hlediska fyzicko-geografického leţí ČR na rozhraní dvou různých horských soustav. Západní a střední část ČR vyplňuje Česká vysočina, mající převáţně ráz pahorkatin a středohory (Šumava, Český les, Krušné hory, Krkonoše, Orlické hory, Jeseníky). Do východní části státu zasahují Západní Karpaty. Podnebí ČR se vyznačuje vzájemným pronikáním a míšením oceánských a kontinentálních vlivů. Je charakterizováno západním prouděním s převahou západních větrů, intenzivní cyklonální činností a poměrně hojnými sráţkami. Přímořský vliv se projevuje hlavně v Čechách, na Moravě a ve Slezsku přibývá kontinentálních podnebních vlivů. Velký vliv na podnebí ČR má nadmořská výška a reliéf. Z celkové plochy státního území leţí 52 817 km2 (66,97 %) v nadmořské výšce do 500 m, 25 222 km2 (31,98 %) ve výšce 500 aţ 1 000 m a pouze 827 km2 (1,05 %) ve výšce nad 1 000 m. Střední nadmořská výška České republiky je 430 m. Rovněţ flóra a fauna vyskytující se na území ČR svědčí o vzájemném pronikání hlavních směrů, kterými se v Evropě šířili ţivočichové a rostliny. Lesy, převáţně jehličnaté, zaujímají 33 % celkové rozlohy ČR. Také půdní pokryv se vyznačuje značnou variabilitou. Nejrozšířenějším typem půd v ČR jsou hnědé půdy [1, 2].
2.2 Brno 2.2.1 Obecné informace Brno leţí ve středu jiţní Moravy a je krajským městem Jihomoravského kraje. S téměř 400 000 obyvateli je po Praze druhým největším městem České republiky. Je centrem soudnictví (sídlí zde Ústavní soud, Nejvyšší soud, Nejvyšší správní soud a Nejvyšší státní zastupitelství). Své sídlo má v Brně také veřejný ochránce práv. V Brně působí jedna státní a pět veřejných vysokých škol se sedmadvaceti fakultami a šest soukromých vysokých škol. Počet studentů přesahuje 80 tisíc. Díky ideální poloze ve středu Evropy a široké škále ubytovacích zařízení je Brno vyhledávanou destinací pro veletrţní a kongresovou turistiku. Jeho poloha z něj dělá také významnou dopravní křiţovatku [3]. 2.2.2 Geografie Brno leţí v centrální části Evropy, na území České republiky a je jejím druhým největším městem. Zároveň představuje centrum Moravy. Rozprostírá se na okraji Moravské brány, kudy po staletí vedly cesty spojující severní a jiţní evropské civilizace. Brno je ze tří stran obklopeno zalesněnými kopci, na jih přechází 8
v rozsáhlou níţinu. Ze severu je město chráněno výběţky Drahanské a Českomoravské vrchoviny. Město leţí v údolí na řece Svratce a Svitavě v nadmořské výšce 190 - 425 m na ploše 230 km2. Po zeměpisné stránce je Brno součástí podunajského regionu a je historicky spjato s Vídní, která je odtud vzdálena pouze 110 km. Geograficky se Brno nachází na 49°12' severní šířky a 16°34' východní délky [4]. 2.2.3 Meteorologická charakteristika Díky své poloze na rozmezí Českomoravské vysočiny a níţiny na jiţní Moravě má město Brno rozsáhlé a rozmanité přírodní zázemí a příjemné klimatické podmínky. Území Brna je dobře ventilováno, coţ zaručuje velmi dobrou kvalitu ovzduší. V Brně nebyly dlouhodobě zaznamenány ţádné klimatické kalamity [4]. Tabulka 1 Klimatologie města [4] Klimatologie města Průměrná teplota (roční) Absolutní maximální teplota (1952, 1957) Absolutní minimální teplota (1920) Průměrné denní teploty v letním období (červen - srpen ) dlouhodobý průměr Průměrné denní teploty v zimním období (prosinec - únor) dlouhodobý průměr Průměrné mnoţství sráţek za rok Průměrný sluneční svit za rok Průměrný počet dnů se sráţkami Převládající směry větrů
+ 9,4 °C + 36,2 °C - 26,4 °C + 17,8 °C - 1,0 °C 505 mm 1 771 hodin 150 dnů severozápadní
2.2.4. Geologická charakteristika Při pohledu na geologickou mapu Brna a okolí můţeme určit, jaké horninové podloţí převládá v jednotlivých částech a města a jeho nejbliţším okolí (Obrázek 1). Z geologické mapy je patrné, ţe na území města Brna převládá pískové, štěrkové, jílovité a hlinité podloţí. V centru města a na severozápadě se nachází oblast dioritového podloţí. Ze severovýchodu, severu a severozápadu je Brno oklopeno ţulovým masivem. Geologické podloţí obsahuje také menší oblasti, které jsou sloţené z dioritů a metadioritů. Tyto oblasti můţeme nalézt v těsném okolí Brna po všech stranách. Dále se v Brně vyskytují pískovcové oblasti, které se nalézají v centru města.
9
Třetihorní písky, štěrky, jílovité a hlinité podloţí Ţulový masiv Předprvohorní a prvohorní diority Diority, metadiority Prvohorní a devonské pískovce
Obrázek 1 Geologická mapa Brna a okolí s legendou [5] 2.2.5 Hydrologická charakteristika Město Brno s jeho vodními toky, tedy s řekami Svratkou, Svitavou a Ponávkou, patří do povodí řeky Moravy. Řeky se postupně vlévají na území města do sebe. Nejprve Ponávka do Svitavy a pak Svitava do Svratky. Na Svratce je na severozápadě Brna vytvořena umělá nádrţ, Brněnská přehrada, která slouţí převáţně k rekreačním účelům. V hrázi přehrady je umístěna vodní elektrárna. 2.2.6 Zdroje znečištění na území města Brna Obecně bychom Brno mohli v rámci velkých měst naší republiky zařadit zřejmě mezi ty čistší, protoţe se zde nenacházejí ţádné velké továrny či jiní znečišťovatelé (například v porovnání se slezskými a severočeskými městy). V posledních padesáti letech mají hlavní vliv na znečišťování ţivotního prostředí ve městě Brně výroba, doprava a také neorganizované a neodborné skládkování (tzv. černé skládky). Pokud ţivotní prostředí rozdělíme na sloţky, tedy na ovzduší, vodu a půdu, lze vysledovat hlavní znečišťovatele jednotlivých sloţek ve městě Brně. Průmyslové škodliviny se dostávají do ţivotního prostředí největší měrou přes ovzduší a následnou depozicí přecházejí do dalších sloţek ţivotního prostředí. Mezi hlavní znečišťovatele ovzduší patří doprava, které je věnována celá kapitola této práce a dále několik průmyslových podniků, mezi ty největší patří Teplárny Brno, ABB Brno, spalovna SAKO Brno, Feramo, Královopolská strojírna - slévárna, Energzet, slévárna Heunisch.
10
Hospodaření s odpadními vodami na území města Brna a přilehlém okolí zajišťuje čistírna odpadních vod v Brně - Modřicích. Zpracovávají se zde jak odpadní vody z domácností, tak odpadní vody z průmyslu. Čistírna je od roku 2004 po rekonstrukci, takţe splňuje moderní poţadavky na kvalitu úpravy odpadních vod. Upravená voda je z čistírny vypouštěna do řeky Svratky. Půda je kontaminována většinou přestupem kontaminantů z jiných sloţek ţivotního prostředí nebo v důsledku havárií. Z ní se pak mohou nebezpečné látky dostávat dále do potravních řetězců, proto je nutné koncentrace škodlivin v půdách sledovat, a to hlavně v potenciálně ohroţených oblastech (okolí velkých průmyslových zařízení, pozemních komunikací, místa se zvýšeným pohybem osob atd.) [6, 7, 8].
2.3 Doprava 2.3.1 Vliv dopravy na ţivotní prostředí Doprava velmi významně ovlivňuje ţivotní prostředí. Je jedno, zde se jedná o dopravu silniční, ţelezniční, leteckou či lodní. Kaţdý způsob dopravy má oproti jinému jisté výhody i nevýhody. Za největšího znečišťovatele lze však označit dopravu silniční, coţ vyplývá z dat v Ročenkách dopravy vydávaných Ministerstvem dopravy České republiky [9]. Mezi hlavní faktory ovlivňující ţivotní prostředí způsobené silniční dopravou patří uvolňování emisí a tím i zhoršení kvality vzduchu a klimatu. Mnoţství emisí z dopravy na území České republiky je zobrazeno v následujících tabulkách (Tabulka 2 a 3). Tabulka 2 Celkové emise z dopravy [9] Celkové emise z dopravy (tis. t) 2000 2005 2006 2007
2008
2009
CO2
12 252,00
18 191,00
18 514,00
19 629,00
19 033,00
19 093,00
CO
278,4
232,8
213,1
204,2
188,1
179,9
Nox
96,8
101,6
97,1
94,2
90,5
87,7
N2O
1,4
2,4
2,5
2,5
2,4
2,4
Těkavé organické látky
60
47,3
42,3
40,5
35,6
33,9
CH4
1,8
1,9
1,8
1,7
1,7
1,6
SO2
1,7
0,6
0,6
0,7
0,6
0,6
Prachové částice Pb
4,9 0,1
6,3 0
6,4 0
6,6 0
6,4 0
6,4 0
Tabulka 3 Emise olova za jednotlivé druhy dopravy [9] Emise olova (Pb) za jednotlivé druhy dopravy (t) 2000
2005
2006
2007
2008
2009
Doprava celkem
67
1
1
1,1
1
1
Individuální automobilová doprava
58
1
1
1
1
1
Silniční nákladní doprava
7
0
0
0
0
0
Letecká doprava
2
0
0
0
0
0
11
Je zřejmé, ţe látky produkované silniční dopravou jsou pro ţivotní prostředí nebezpečné, ať uţ se jedná o CO2 způsobující skleníkový efekt, NOx podílející se na tvorbě smogu a úbytku ozonové vrstvy, těkavé organické látky, které jsou svou toxicitou nebezpečné samy o sobě, SO2 způsobující kyselou depozici v atmosféře a tedy kyselé deště, které se následně podílejí na poškozování flóry, rizikové kovy, ze kterých je nejvýznamnější Pb a dále Zn, Cr, Cu a Cd. Nemalou část emisí tvoří také pevné prachové částice uvolňované při provozu automobilů, které na sebe následně váţou ostatní polutanty a umoţňují jejich transport. S tímto aspektem vlivu dopravy na ţivotní prostředí souvisí velmi úzce další významná věc, a to ovlivnění kvality vzduchu. Mnoţství produkovaných plynů, jak jiţ bylo zmíněno, má vliv na tvorbu smogových situací, uvolňování prachových částic můţe zase vést aţ k potíţím s dýcháním atd. Dalším velmi významným problémem pro ţivotní prostředí je hluk. K popisu hlukové zátěţe jednotlivých oblastí slouţí tzv. hlukové mapy. V místech, kde je úroveň hluku vysoká, je třeba přistupovat k omezení hlučnosti. Nástrojem pro omezení hlučnosti mohou být například protihlukové bariéry, zákazové značky nebo omezení rychlosti (tento způsob byl nedávnou zkoušen na Praţském městském okruhu, výsledky zatím nejsou známy). Mezi další negativní vlivy dopravy na ţivotní prostředí patří ovlivnění povrchových a podpovrchových vod. Jedná se především o riziko kontaminace vod ropnými látkami. Významný je také samozřejmě vliv na kvalitu půd, protoţe částice uvolněné z dopravy do ovzduší se s vysokou pravděpodobností mohou dostat a také dostávají do půdy, kde se různými způsoby váţou a degradují tak půdy. Toxicitě a chování rizikových kovů v půdách bude věnována samostatná kapitola této práce. Nemalý význam na ţivotní prostředí má také zábor půdy při budování nových komunikací. S tím je spojeno odlesňování, které můţe mít vliv jak na půdu (můţe způsobovat půdní erozi) tak na biodiverzitu, určité druhy organismů mohou ztratit své přirozené podmínky pro ţivot. To znamená, ţe doprava ovlivňuje také biodiverzitu. A není to jen záborem půdy a odlesňováním, ale také liniovou povahou staveb, které mohou rozdělit určité oblasti a tím zamezit organismům v přirozené migraci. U moderních liniových staveb dochází jiţ k budování biokoridorů, aby ovlivnění ţivotního prostředí nebylo tak výrazné [6, 10]. 2.3.2. Charakteristika dopravní situace v Brně Jihomoravský kraj patří z dopravního hlediska k nejvýznamnějším oblastem České republiky, coţ se projevuje především v jeho centru, tedy ve městě Brně [11]. V následující tabulce (Tabulka 4) je základní přehled o ploše vozovek a přilehlé infrastruktury v Brně. Řešení komunikačního systému města Brna vychází ze zásad rozvoje tohoto systému schválených Zastupitelstvem města Brna v rámci územního plánování města. Systém je charakterizován třemi stupni ochrany města před negativními důsledky vnější i vnitřní automobilové dopravy (Obrázek 2). I. stupeň ochrany - na vjezdu do města vede tranzitní vnější dopravu a vnější tangenciální vztahy. Tvoří ho dálnice D1, D2, rychlostní komunikace R52 na Vídeň a R43 na Svitavy. II. stupeň ochrany - tvoří okruh komunikací (velký městský okruh - VMO), který lemuje vnitřní část města. VMO rozvádí vnější dopravu a vede vnitroměstské tangenciální vztahy při vyloučení tranzitní dopravy.
12
III. stupeň ochrany - tvoří okruh komunikací, které lemují centrální historickou zónu města. Slouţí k rozvádění vnitroměstské dopravy a obsluze centra města. Je přípustný pro omezenou tonáţ vozidel [12]. Tabulka 4 Dopravní vybavení na území města Brna [11] Dopravní vybavení na území města Brna Plocha vozovek
7 910 677 m2
Plocha chodníků
3 681 535 m2
Počet mostů (včetně lávek, podchodů) Tunely Silniční zeleň Délka komunikační sítě na území města Brna Z toho silnice I. třídy v majetku státu Z toho silnice II. a III. třídy v majetku JmK
304 ks 3 ks 330 ha 960,5 km 41 km 113 km
Místní komunikace v majetku Brna
806,5 km
Obrázek 2 Dopravní trasy pro ochranu zastavěného území města před dopravou [12]
13
V Brně dochází ke kříţení páteřní české dálnice D1, která Brnem prochází směrem od Prahy a pokračuje dále na Olomouc, Ostravu a k polským hranicím. Na dálnici D1, která tvoří v podstatě obchvat Brna po celé jeho jiţní straně, navazují další velmi frekventované komunikace, ať uţ se jedná o dálnici D2 směrem na Bratislavu či o rychlostní komunikaci R52 směrem na Vídeň. U rychlostní komunikace R52 je plánována přestavba na rychlostní komunikaci po celé trase v rámci České republiky a počítá se s jejím napojením na rakouskou dálnici A5, která je jiţ z větší části od Vídně aţ k českým hranicím dostavěna. Vytvoří se tím odpovídající spojení Brna a Vídně, které má kořeny sahající hluboko do historie. Na druhou stranu dokončení tohoto projektu způsobí nepochybně nárůst tranzitní dopravy ve městě Brně. Dokončení projektu je však plné otazníků vzhledem ke sporům o územní plán a trasu plánované dálnice.
Obrázek 3 Mapa silniční a dálniční sítě v Brně a okolí [13] Dalšími významnými a frekventovanými komunikacemi na jiţní straně Brna jsou silnice první třídy I/41, která odvádí dopravu z VMO ke kříţení dálnic D1 a D2 a také silnice první třídy I/23, která také odvádí dopravu z VMO na dálnici D1 a na ostatní komunikace směrem na Rosice, Náměšť nad Oslavou a Třebíč. Na západě Brna se dá VMO opustit rychlostní komunikací R50, takzvanou Ţidenickou radiálou, která se napojuje v brněnské městské části Šlapanice na D1. Další významnou komunikací je rychlostní silnice R43 vedoucí ze severní části Brna směrem na Svitavy a dále aţ k polským hranicím. Označení R43 má tato komunikace pouze na území města Brna, dále se nejedná o rychlostní komunikaci, ale o silnici první třídy I/43, která však v současnosti nevyhovuje dopravní zátěţi díky své nízké kapacitě a také nedostatečné kvalitě. V současnosti se počítá s propojením silnice I/52 a I/43, s tím, ţe I/43 bude přebudována na R43 tak, aby dokázala zvládnout současné kapacitní poţadavky. Plánování tohoto projektu 14
je řešeno jiţ několik let, výsledek je však stále v nedohlednu kvůli sporům o trasu komunikace v okolí Brna. Popsané komunikace na území města jsou znázorněny v předchozí mapě (Obrázek 3), která, ač je ze zdrojů Ministerstva dopravy, není zcela aktuální, proto se popis komunikací mírně liší. Na mapě jsou zobrazeny dálnice fialovou barvou, rychlostní silnice modrou, silnice I. třídy červenou, II. třídy zelenou a silnice III. třídy ţlutou [13, 14, 15]. Významnou rychlostní komunikací na území města Brna je také velký městský okruh (VMO, Obrázek 4), který tvoří přirozený obchvat celého Brna a převádí dopravu z opačných směrů Brna bez toho, aby se vozidla dostávala do centra města. VMO má označení jako rychlostní komunikace R42.
Obrázek 4 Velký městský okruh Brno [14] V rámci VMO probíhá v posledních letech mohutná výstavba, která tento okruh modernizuje a dobudovává. Probíhá dostavba chybějících částí a úprava částí stávajících tak, aby se okruh stal moderní a bezpečnou součástí dopravního systému nejen města Brna, ale celého Jihomoravského kraje. Výstavba se týká prozatím především západní části VMO, kde byla roku 2007 dokončena mimoúrovňová křiţovatka Hlinky, tunel Pisárky, tunel Hlinky, následovala modernizace křiţovatky Výstaviště a v současné době probíhá raţba Královopolského tunelu (někdy
15
nazývaného jako Dobrovského tunel) a výstavba na něj navazujících křiţovatek, tedy křiţovatky Svitavská radiála (napojení na R43) a křiţovatky Hradecká [14]. Pro popis intenzity dopravy v jednotlivých částech města Brna mohou být pouţity hlukové mapy či konkrétní čísla z databáze ŘSD ČR a Magistrátu města Brna, Odboru dopravy. Při pouţití hlukové mapy pro popis intenzity dopravy bychom museli předpokládat závislost hluku na intenzitě dopravy, coţ je celkem rozumné a jak je patrné z následujících hlukových map, tak i vhodné. Při tvorbě hlukových se jako dominantní uplatňují silniční a kolejová (v Brně tramvajová a částečně i ţelezniční) doprava, letecká a další druhy dopravy mají pouze lokální význam [6]. Hlukové mapy jsou důleţitou součástí dopravního výzkumu vzhledem k negativnímu vlivu hluku na lidské zdraví. Následující Graf 1 ukazuje odhady počtu osob v Brně zasaţených hlukem z dopravy.
Graf 1 Odhad počtu osob v Brně zasažených hlukem z pozemní dopravy [6] Zátěţ je vyjádřena počtem osob (v procentech) vystavených jednotlivým pětidecibelovým hlukovým pásmům ekvivalentní hladiny akustického tlaku LAeq v denní a noční době. Vyhodnocení je provedeno ve vztahu k celkovému počtu obyvatel města Brna (100 % exponovaných osob). Výsledkem hlukového modelování expozice denním a nočním hlukem v městě Brně je hluková mapa pozemní dopravy města Brna (Obrázky 5 a 6), která byla zhotovena v roce 2005 jako zadání Magistrátu města Brna a je tak prvním uceleným podkladem pro kvantitativní vyhodnocení počtu obyvatel zasaţených hlukem [6].
16
Obrázek 5 Hluková mapa pozemní dopravy města Brna – denní doba [6]
Obrázek 6 Hluková mapa pozemní dopravy města Brna – noční doba [6] Intenzitu dopravy lze stanovit také přímým způsobem, tedy sčítáním počtu automobilů, které projedou určitým bodem pozemní komunikace za určitý časový úsek. Měření intenzity dopravy se provádí buďto dopravními průzkumy nebo sběrem dat ze stanic automatického sčítání dopravy. Od roku 2007, tedy od zavedení mýtného systému u vozidel nad 12 tun, lze intenzity těţkých vozidel zjišťovat i touto cestou. Dle dat Ředitelství silnic a dálnic České republiky se intenzita dopravy na dálnici D1 v okolí Brna pohybovala v roce 2006 na úrovni mezi 40 aţ 60 tisíci vozidly za den, vyšší intenzita se vyskytuje v rámci České republiky pouze na úseku D1 před Prahou. Graf s intenzitou dopravy mezi lety 1994 a 2007 je přiloţen v přílohové části této práce (Příloha 1). Ze stejných dat pochází také následující Graf 2 s popisem intenzity dopravy na další brněnské dálnici, tedy na D2. Jedná se opět o data z let 1994 aţ 2007. Intenzita dopravy není 17
tak vysoká jako v případě D1. Na začátku dálnice, tedy v Brně, se však v roce 2006 také přehoupla přes 40 000 vozidel za den. S rostoucí vzdáleností od Brna pak intenzita dopravy klesá [16].
Graf 2 Intenzita dopravy na D2 [16] U údajů z obou dálnic se dá však počítat s nárůstem hodnot mezi lety 2007 a 2010, 2011. Nejnovější data se pro tuto práci nepodařilo získat, ale z předchozích dat i z výzkumu a plánu ŘSD ČR se dá počítat s tím, ţe intenzita dopravy ve sledovaných úsecích vzrostla [16].
2.4 Půda 2.4.1 Definice půdy Obecná a všeobecně známá definice půdy je, ţe se jedná o nejsvrchnější část zemské kůry, která byla vytvořena a je stále vytvářena postupným rozpadem hornin (ať uţ jde o rozpad zvětráváním, biologickými činiteli atd.). Vznik půd je nazýván pedogeneze. Půda je soubor anorganických i organických látek, půdního vzduchu, půdní vlhkosti a organismů. Souhrn všech půd na daném území je označován jako pedosféra. Půda plní několik velmi důleţitých funkcí v rámci ţivotního prostředí. Určuje řadu biologických i nebiologických přírodních cyklů, ovlivňuje atmosférické podmínky, reguluje hydrologické poměry v krajině, tvoří základ potravního řetězce, tlumí nepříznivé vlivy (filtrační, pufrovací a transformační funkce) a funguje také jako receptor škodlivin. Vertikální řez půdou a jejím bezprostředním podloţím se nazývá půdní profil. V něm se dále rozeznávají různé půdní horizonty (A-horizont, neboli eluviální, je horizont, ve kterém nastává intenzivní vyluhování, svrchní část tohoto horizontu obsahuje velké mnoţství organických látek a je silně vyluhovaná, spodní část A-horizontu neobsahuje tolik organických, je však nejvíce vyluhovanou částí. B-horizont, iluviální, je sloţen převáţně 18
z jílovitých částic. Hromadí se v něm látky vyluhovaný z A-horizontu. C-horizont je rozpadlá, ale málo pozměněná matečná hornina a D-horizont je původní matečná hornina.) [17, 18, 23]
Obrázek 7 Schematizované profily hlavních půdních typů na území České republiky [17] 2.4.2 Půdy na území ČR Pro popis půd na území ČR byly pouţity tzv. referenční třídy půd, coţ jsou skupiny půd přejaté ze zahraničních klasifikačních systémů a umoţňující klasifikaci půd na území ČR. Půdy jsou rozděleny dle hlavních rysů jejich geneze [19]. Referenční třídy půd: Leptosoly: Půdy vytvářející se z rozpadů pevných či zpevněných hornin či jejich bazálních souvrství, vyznačující se výraznou skeletovitostí jiţ ve svrchních 0,5 m aţ i mělkostí profilu. Mohou mít pouze několik typů horizontů svérázné akumulace organických látek v omezeném podílu jemnozemě. Regosoly: Půdy vzniklé z nezpevněných sedimentů, zejména z písků a štěrkopísků, avšak i z jiných substrátů, postrádající výrazný kambický horizont. Mají pouze běţné horizonty akumulace organických látek. Fluvisoly: Půdy bez výrazných diagnostických horizontů, s fluvickými diagnostickými znaky, vzniklými periodickým usazováním (alespoň v minulosti) sedimentů, jehoţ důsledkem je nepravidelné nebo zvýšené mnoţství humusu do hloubky l m, někdy i zvrstvení půdního profilu. Vertisoly: Půdy s vertickými diagnostickými znaky, projevujícími se u těţkých půd ze smektitických jílů (vyskytujících se v sušších oblastech) tvorbou hlubokých, otevřených trhlin v suchých obdobích a tvorbou klínovitých pedů. V podmínkách ČR mají hluboký tmavý humusový horizont. Černosoly: Půdy s mocným (0,4 - 0,6 m) černickým humusovým horizontem s drobtovou aţ zrnitou strukturou, v modálním subtypu černozemě s kalcickým horizontem, vyvinuté ze sypkých karbonátových substrátů. Luvisoly: Půdy s diagnostickým horizontem (argi)luvickým, méně či více výrazným horizontem eluviace jílu. Kambisoly: Půdy s výrazným braunifikovaným či pelickým diagnostickým horizontem, vytvořeným v hlavním souvrství svahovin z přemístěných zvětralin pevných či zpevněných hornin či v analogickém souvrství jiných substrátů, se širokou škálou zrnitosti, vyluhování 19
a acidifikace, s moţností výskytu všech typů nadloţního humusu a několika typů humózních horizontů. Podzosoly: Půdy se spodickými diagnostickými horizonty, buď kyprými neiluviálními, či iluviálními. Silně nenasycené v celém sólu a vysoce nasycené hliníkem, mají výraznou tendenci k vytváření surového humusu. Stagnosoly: Půdy semihydromorfní, s výrazným redoximorfním mramorovaným horizontem v důsledku povrchového periodického převlhčení v hloubce do 0,5 m; výraznost mramorování do hlouby klesá. Moţnost tvorby hydrogenních forem nadloţního humusu a humózního hydrogenního aţ histického horizontu. Široké rozmezí nasycenosti sorpčního komplexu. Glejsoly: Půdy s výrazným reduktomorfním diagnostickým glejovým horizontem v hloubce do 0,5 m v důsledku dlouhodobého provlhčení podzemní, ale i povrchovou vodou ze svahových pramenišť, při výskytu vrstvy s malou hydraulickou vodivostí při povrchu, při laterálním proudění i s hydroeluviálním horizontem. Natrisoly: Půdy s natrickým horizontem se sloupkovitou strukturou ve svrchní části nebo nasyceností sorpčního komplexu do 50 cm sodíkem nad 15 %, často s albickým horizontem. Salisoly: Půdy s výraznými znaky zasolení, se salickým diagnostickým horizontem a s obsahem rozpustných solí, vyvolávajícím vodivost nasyceného extraktu. Organosoly: Půdy s holorganickými, hlavně rašelinnými horizonty o mocnosti nad 50 cm, nad pevnou skálou nad 30 cm Antroposoly: Půdy vzniklé buď výraznou modifikací půdních horizontů kultivačními, melioračními opatřeními, pohřbením původních půdních horizontů nebo půdy vzniklé z přemístěných materiálů [19]. 2.4.3 Indexy znečištění půd Index znečištění (Pollution Index - PI) udává stupeň znečištění vzhledem ke všem stanovovaným kovům obsaţeným v půdě. Získáme jej výpočtem podílu průměrných koncentrací kovů a jejich limitními koncentracemi kovů v půdách, které jsou dány vyhláškami či zákony odpovědných státních institucí. Rozšířením PI je moţné získat Integrovaný index znečištění (IPI), coţ je v podstatě součet jednotlivých indexů znečištění v rámci většího souboru dat [20, 21, 22]. Výpočet se provádí na základě následujícího vztahu (1) IPI
1 M1 n TL1
M2 TL2
...
Mn TLn
(1) kde M1, M2 aţ Mn představují průměrné koncentrace polutantních kovů, TL1, TL2 aţ TLn jsou limitní koncentrace pro kaţdý kov a n je počet sčítaných polutantů [20, 21, 22]. Klasifikační stupnice pro indexy znečištění je znázorněna v následující tabulce (Tabulka 5) [20, 22].
20
Tabulka 5 Hodnoty PI a IPI s odpovídající úrovní kontaminace [20, 22]
Hodnota
PI Úroveň kontaminace
Hodnota
IPI Úroveň kontaminace
<1 1 < PI < 3 PI > 3
velmi nízká střední vysoká
<1 1 < IPI < 2 IPI > 2
velmi nízká střední vysoká
2.5 Rizikové kovy Rizikové kovy jsou známé prakticky jiţ od starověku, kdy v době okolo 2 000 let před naším letopočtem nalézáme první zmínky o olovu, ve starém Egyptě se objevují zmínky o arsenu atd. Některé kovy však byly objeveny mnohem později. Například kadmium bylo poprvé objeveno jako samostatný prvek aţ v roce 1817. Rizikové kovy se tedy pohybují v ekosystémech uţ od pradávna, mají však tu špatnou vlastnost, ţe jsou schopné se v některých částech ekosystému kumulovat (např. v půdách či organismech). S mobilitou kovů úzce souvisí rozpustnost sloučenin, ve kterých se vyskytují, ve vodě. Čím tedy bude sloučenina s obsahem kovu rozpustnější, tím bude kov mobilnější v rámci ţivotního prostředí. Důleţitou roli hraje také rozpustnost sloučenin kovů v kyselinách (v kyselině sírové a dusičné), které se přirozeně vyskytují v ţivotním prostředí. Toxicita celé skupiny souvisí samozřejmě s dosaţením určité prahové koncentrace, za kterou jiţ kovy mají negativní vliv na organismy. Na druhou stranu je řada kovů ve stopových koncentracích pro ţivot organismů nezbytná. Ke kovům patří asi 80 prvků periodické soustavy, z nichţ je asi 30 označováno za kovy toxické, nověji rizikové případně těţké. Ekotoxikologická terminologie upřednostňuje výraz rizikové kovy, pokud se jedná o kovy, které jsou nějakým způsobem nebezpečné pro ţivotní prostředí. Do této skupiny patří měď, zinek, kadmium, rtuť, olovo, chrom, nikl, mangan a ţelezo, k nim mohou být přidány i polokovy selen a arsen. Rizikové kovy jsou mnohostranně vyuţívanou skupinou prvků jak v průmyslu, tak v zemědělství, takţe zdrojů i moţností úniků ze zdrojů do ţivotního prostředí existuje velké mnoţství. Zřejmé však je, ţe většina rizikových kovů se do ţivotního prostředí dostává důsledkem antropogenních činností. Mezi hlavní producenty rizikových kovů patří průmyslová odvětví zabývající se zpracováním rud, spalováním fosilních paliv či pouţíváním průmyslových hnojiv. Pokud se kovy dostanou do lidského organismu, dochází k jejich ukládání v orgánech, coţ můţe způsobit značné zdravotní komplikace. Vstup do organismu probíhá především přes dýchací či trávicí ústrojí a kůţi. Ionty kovů jsou pak tělem vstřebávány a po určité době pronikají do krve, odkud jsou transportovány na místa, kde se pak v organismu ukládají [22]. V rámci pohybu rizikových kovů v organismu je důleţitý biologický poločas, coţ je doba, za kterou je tělo schopné vyloučit polovinu naakumulovaného mnoţství látky (u arsenu, chromu či kobaltu jsou to hodiny aţ dny, u kadmia a olova se jedná o 20 aţ 30 let). Biologický poločas je ovlivněn také formou, ve které se kov do těla dostal. Kdyţ se rizikové kovy do organismu dostanou a překročí prahové hodnoty, začíná se projevovat nepříznivý efekt způsobený toxicitou těchto kovů. Toxické účinky rizikových kovů jsou mnohostranné, záleţí také samozřejmě na mnoha okolnostech, ať uţ na době expozice, dávce, fyziologických vlastnostech organismu a dalších. Rizikové kovy mohou 21
způsobovat zaţívací potíţe, dermatitidy, změny krevního obrazu, poškozovat orgány (játra, ledviny, mozek), mohou být karcinogenní… Velikým nebezpečím je schopnost akumulace kovů v různých tkáních organismů. Například ionty olova a kadmia se mohou akumulovat v kostech a jejich biologický poločas je pak velmi dlouhý. Veliký rozdíl je mezi toxicitou organických a anorganických sloučenin rizikových kovů, a to jak v kvalitě, tak v intenzitě působení. Organokovové sloučeniny patří k nejtoxičtějším látkám vůbec, coţ je dáno jejich lipofilním charakterem, který jim tak umoţňuje snadný přechod přes buněčné membrány. Akutní intoxikace sloučeninami rizikových kovů bývají obvykle dány profesí intoxikovaných. Jedná se především o poškození plic, kůţe či problémy zaţívacího ústrojí. Chronické otravy většinou znamenají větší potíţe pro organismus. Jsou obvykle způsobeny akumulací kovů v tkáních. Jedním z nejzávaţnějších chronických účinků je karcinogenita [23]. 2.5.1 Chování rizikových kovů v půdní matrici Rizikové kovy, stejně jako jiné skupiny látek, se mohou v půdě vázat pomocí tří základních typů vazeb, které se pak dělí na další podskupiny. Základní druhy vazeb polutantů v půdách jsou fyzikální, chemické a biologické vazby. Fyzikální způsoby vazby polutantů se dále dělí na sorpci, iontovou výměnu a změnu produktů rozpustnosti. Chemické rozdělujeme na kovalentní nebo chelátové vazby, iontové vazby, organické látky a sráţecí reakce. Biologické způsoby vazby se dělí na zabudování nízkomolekulárních organických molekul do málo reaktivních makromolekul. Mobilita prvků v půdách je pak určena vztahy mezi sorpčními procesy (na jílech, humusu, hydratovaných oxidech) a hydrotermickými podmínkami sledované lokality (včetně půdní mikroflóry) [24]. 2.5.2 Limitní koncentrace rizikových prvků v půdách Limitní koncentrace rizikových prvků jsou popsány pro zemědělské půdy ve vyhlášce 13/1994 Sb. ve znění pozdějších předpisů (Tabulka 6). Tabulka 6 Maximálně přípustné hodnoty rizikových prvků v zemědělských půdách [25] Maximálně přípustné hodnoty [mg.kg-1 sušiny] Prvky
lehké půdy
ostatní půdy
Be
2
2
Cd Co Cr Cu Hg Mo Ni Pb V Zn
0,4 10 40 30 0,6 5 15 50 20 50
1 25 40 50 0,8 5 25 70 50 100
22
Hodnoty se vztahují k výluhu 2M HNO3 (kromě rtuti, kde se jedná o extrakci lučavkou královskou, poměr půdy ku vyluhovadlu je 1:10, analytický postup při této práci byl shodný s podmínkami této vyhlášky) [25]. Údaje v Tabulce 6 neplatí pro organické půdy. Lehkými půdami se rozumí písčité a hlinitopísčité půdy podle analytické metody prof. Nováka (Komplexní metodika výţivy rostlin č. 1/1990, vydaná Ústavem vědeckotechnických informací v zemědělství Praha). K obsahu rizikových prvků v půdách [mg.kg-1]: Uvedené údaje platí pro směsné vzorky získané z horní vrstvy vyšetřovaných minerálních půd v tloušťce 0,25 m, vysušené na vzduchu do konstantní hmotnosti [25]. Dalším, zřejmě směrodatnějším a důleţitějším kritériem pro porovnání naměřené kontaminace půd na území města Brna se zákonnými normami je porovnání s „Kritérii znečištění zemin, podzemní vody a půdního vzduchu dle metodického pokynu Ministerstva ţivotního prostředí ze dne 31. července 1996“. Tento metodický pokyn udává troje limitní hodnoty pro stanovené kontaminanty v půdách v závislosti na lokalitě výskytu půd. Limitní hodnoty jsou zobrazeny v Tabulce 7. Kritéria znečištění A, B, C jsou stanovena následujícím způsobem: Kritéria A odpovídají přibliţně přirozeným obsahům sledovaných látek v přírodě (v souvislosti s uzančně stanovenou mezí citlivosti analytického stanovení). Překročení kritérií A se posuzuje jako znečištění příslušné sloţky ţivotního prostředí vyjma oblastí s přirozeným vyšším obsahem sledovaných látek. Pokud však nejsou překročena kritéria B, znečištění není pokládáno za tak významné, aby bylo nutné získat podrobnější údaje pro jeho posouzení, tedy zahájit průzkum nebo znečištění monitorovat. Překročení kritérií B se posuzuje jako znečištění, které můţe mít negativní vliv na zdraví člověka a jednotlivé sloţky ţivotního prostředí. Je třeba shromáţdit další údaje pro posouzení, zda se jedná o významnou ekologickou zátěţ a jaká jsou rizika s ní spojená. Kritéria B jsou tedy vytvořena jako intervenční hladiny, při jejichţ překročení je nezbytné se znečištěním dále zabývat. Překročení kritérií B vyţaduje předběţně hodnotit rizika plynoucí ze zjištěného znečištění, zjistit jeho zdroj a příčiny a podle výsledku rozhodnout o dalším průzkumu či zahájení monitoringu. Překročení kritérií C představuje znečištění, které můţe znamenat významné riziko ohroţení zdraví člověka a sloţek ţivotního prostředí. Závaţnost rizika můţe být potvrzena pouze jeho analýzou. Doporučené hodnoty cílových parametrů pro asanaci v závislosti na výsledku analýzy rizik mohou být i vyšší neţ uvedená kritéria C. Nezbytným podkladem pro rozhodnutí o způsobu nápravného opatření jsou mimo analýzu rizika studie, které zhodnotí technické a ekonomické aspekty navrţeného řešení. Hodnoty v následující Tabulce 7 představují celkové obsahy rizikových prvků v půdách (při rozkladu lučavkou královskou za varu, hodnota u Pb v kritériu A můţe být i vyšší ve velkých městských aglomeracích a oblastech s intenzivní automobilovou dopravou) [26].
23
Tabulka 7 Limitní hodnoty pro stanovené kontaminanty v půdách [26] Zemina A
B
Kovy
C - obytná
C - rekreační
C - průmyslová
mg.kg-1 sušiny
As
30
65
70
100
140
Ba Be Cd Co Cr celkem
600 5 0,5 25 130
900 15 10 180 450
1 000 20 20 300 500
2 000 25 25 350 800
2 800 30 30 450 1 000
Cr8+
2
12
20
25
50
Cu Hg Mo Ni Pb Sb
70 0,4 0,8 60 80 1
500 2,5 50 180 250 25
600 10 100 250 300 40
1 000 15 160 300 500 50
1 500 20 240 500 800 80
Sn V Zn
15 180 150
200 340 1 500
300 450 2 500
400 500 3 000
600 550 5 000
2.5.3 Kadmium Kadmium, v periodické tabulce prvků pod značkou Cd, je měkký stříbrolesklý kov. Kadmium bylo objeveno v roce 1817 německým chemikem Friedrichem Strohmeyerem. Protonové číslo kadmia je 48, atomová hmotnost 112,411 amu, teplota tání je rovna 320,9 ºC a teplota varu 765,0 ºC. Hustota kadmia je 8,65 g.cm-3. Jeho nejběţnějším oxidačním stavem je stav +2, můţe se ale také vyskytovat ve stavu +1. V přírodě často doprovází zinek v jeho sloučeninách, na rozdíl od něj však nepatří mezi esenciální prvky a je velmi toxické. Kadmium se vyskytuje jako součást emisí při sopečných erupcích, coţ je nejvýznamnějším přírodním zdrojem kadmia, emise antropogenní jsou však zhruba osmkrát větší. Kadmium se do ovzduší dostává při jeho těţbě a zpracování rud, spalování fosilních paliv a odpadů. Do vod se kadmium dostává výluhem z půd a také z odpadních vod z výroby baterií a galvanického pokovování. Výskyt kadmia v půdách je způsoben především atmosférickou depozicí a kontaminací tekutými a pevnými odpady a také hnojením průmyslovými hnojivy s obsahem kadmia. V ovzduší se kadmium můţe vázat na prachové částice, se kterými je pak schopno urazit velké vzdálenosti a následnou depozicí kontaminovat půdy či vody. V půdě se pak kadmium váţe na půdní a jílovité částice, ze kterých se můţe vymýt a kontaminovat tak vodní prostředí. Kadmium je velmi nebezpečné hlavně z důvodu schopnosti bioakumulace v některých organismech (sója, pšenice, houby, tabák), čímţ se dostává do potravních řetězců. V rámci lidského organismu je kadmium schopné nahrazovat zinek v biochemických strukturách, čímţ dochází ke změnám jejich funkce. Cílovým orgánem kadmia v lidském těle 24
jsou ledviny, kde dochází k jeho bioakumulaci. Detoxikace je pomalá a tak hrozí chronické otravy. Je dokázán také vliv kadmia na kosterní systém, játra, plíce a zaţívací ústrojí. Kadmium patří také mezi pravděpodobné karcinogeny a je teratogenní [7, 23, 27]. 2.5.4 Měď Měď, jejíţ chemickou značkou je Cu, je kov načervenalé aţ červenohnědé barvy. Jejími hlavními charakteristikami je dobrá tepelná i elektrická vodivost, kujnost a taţnost. Měď je pouţívána jiţ od starověku ve formě bronzu (slitina mědi a cínu). Její protonové číslo je 29, atomová hmotnost odpovídá 63,546 amu, měď taje při 1 083 ºC a vaří při 2 567 ºC. Hustota mědi je 8,96 g.cm-3. Ve sloučeninách se vyskytuje převáţně s oxidačním číslem +2 či +1. Měď je jako prvek na zemi poměrně vzácná a volně se vyskytuje pouze v několika málo nalezištích. Ve větší míře se měď vyskytuje ve sloučeninách jako sulfid. Do ovzduší se dostává především při zpracování rudy a spalování fosilních paliv, okrajově pak přírodními pochody (zvětrávání, sopečné erupce, lesní poţáry). Do půdy a vod pak měď přechází atmosférickou depozicí nebo z odpadních vod vznikajících při úpravě kovů. V půdě je měď silně vázána na organické sloučeniny a jílovité částice, coţ vede k její akumulaci v horních vrstvách pedosféry. Měď patří mezi esenciální prvky. Pro mnoho ţivočichů a rostlin je nezbytnou součástí ţivota, ve vyšších koncentracích můţe být však velmi toxická pro vodní organismy. Je například součástí hemocyaninu (obdoba hemoglobinu) u některých měkkýšů a členovců. V lidském těle je součástí některých enzymů (např. tyrosinasy) a podporuje činnost některých oxidativních enzymů. Je také důleţitá pro metabolismus ţeleza v těle. Vyšší koncentrace však mohou vést ke zdravotním obtíţím. Měď je schopna se v lidském těle akumulovat, a to především v játrech a kostní dřeni. Vyšší dávky mohou způsobit potíţe s trávením, poškození jater, ledvin a anemii [7, 23, 27]. 2.5.5 Nikl Nikl - chemická značka Ni, je bílý, feromagnetický, kujný a taţný kov. Je poměrně dobře elektricky a tepelně vodivý. Nejstarší předměty ze slitin niklu pocházejí z Číny z doby okolo 2 000 let př. n. l., ale objeven byl aţ v roce 1751 Němcem Alexem Cronstedtem. Protonové číslo niklu je 28, atomová hmotnost 58,6934 amu, teplota tání 1 453 ºC a teplota varu 2 732 ºC, hustota 8,908 g.cm-3. Nikl byl zaznamenán s několika oxidačními čísly, nejobvyklejší je však +2. Nikl je poměrně hojně zastoupen v zemské kůře jako součást různých rud. Geologové předpokládají jeho vysoký obsah obzvlášť v zemském jádře. Asi 65 % niklu z celkové světové produkce je pouţíváno na výrobu nerezové oceli, dalších asi 12 % na výrobu vysoce legovaných slitin. Poměrně významná je také výroba niklkadmiových bateriových článků, jejichţ velkou výhodou je schopnost dobíjení. Díky své vysoké odolnosti bývá nikl pouţit jako tenká svrchní vrstva na nástroje vyrobené z jiných, ne tolik odolných kovů. Nikl je také přidáván do různých slitin, například do tzv. bílého zlata (nikl, zlato, měď a zinek). Do ţivotního prostředí se nikl dostává jak z přírodních zdrojů (sopečné erupce, mořské aerosoly, půdní prach, meteority), tak ze zdrojů antropogenních (zpracování niklových rud a spalování fosilních paliv, rafinerie ropy a plynu). Nikl se pak z ovzduší dostává do vody
25
či půdy, kde se váţe na částice obsahující ţelezo a mangan, které se často vyskytují v půdě a sedimentech. Nikl je vysoce toxický pro některé vodní organismy. Na lidský organismus má nikl výrazně negativní vliv. Prach uvolňující se při zpracování rudy můţe mít při vdechnutí vliv na vznik rakoviny plic nebo nosní a krční sliznice. Kontakt s pokoţkou můţe vést k dermatitidám, které mohou přejít aţ v chronické ekzémy. Zdrojem niklu v lidském organismu mohou být také umělé klouby či kouření [7, 23, 27]. 2.5.6 Olovo Olovo, s chemickou značkou Pb, je namodralý, těţký a velmi toxický kov. Jeho výhodami jsou kujnost a taţnost. Olovo je lidmi vyuţíváno, obdobně jako měď, jiţ od starověku. Jeho protonové číslo je 82, atomová hmotnost je rovna 207,2 amu, teplota tání odpovídá 327,5 ºC a teplota varu 1 740 ºC. Hustota olova je 11,34 g.cm-3. Olovo se vyskytuje v oxidačních číslech +2 a +4. Elementární olovo se v přírodě vyskytuje velmi zřídka, jeho hlavním zdrojem jsou tedy sloučeniny (olověné rudy). Olovo je také přirozeným produktem rozpadových řad radioaktivních prvků, coţ jeho výskyt také částečně ovlivňuje. Vzhledem k jeho prokázané vysoké toxicitě je snaha o co nejmenší vyuţívání olova a jeho slitin. Dříve však bylo olovo hojně vyuţíváno pro jeho dobré vlastnosti (odolnost proti korozi). Dodnes má olovo nezastupitelnou roli v automobilovém průmyslu při výrobě akumulátorů do vozidel, dále je vyuţíváno na výrobu střeliva, jako přídavek do skla, je vhodné k odstínění radioaktivního záření a také pro výrobu pájek (slitina s cínem). Tetraethylolovo bylo dříve přidáváno do benzínu, kde zpomalovalo hoření a zvyšovalo oktanové číslo paliva. Vzhledem k jeho toxicitě je to však jiţ zakázáno. Antropogenní emise olova jsou opět mnohem významnější neţ emise přírodní (prach, kouř, aerosoly mořské vody). Mezi hlavní antropogenní producenty olověných emisí můţeme zařadit těţbu a zpracování olověných rud, výfukové plyny, výrobu a zpracování akumulátorů, spalování odpadů a aplikaci čistírenských kalů a průmyslových hnojiv. Olovo se můţe ve vzduchu vázat na částice prachu, se kterými se pak pohybuje. Ze vzduchu pak přechází do ostatních sloţek ţivotního prostředí. Koncentrace olova ve vodách jsou obvykle nízké a nebývají hlavním zdrojem nebezpečí. V půdě se olovo váţe na půdní částice a vyskytuje se v jejích horních vrstvách. Olovo je schopné se akumulovat jak v půdě, tak v sedimentech, ale i v biomase, čímţ se můţe dostat do potravních řetězců. Do současnosti nebyly zjištěny ţádné esenciální vlastnosti olova pro organismy. V lidském organismu nahrazuje vápník, coţ se děje v 90 % dávky přijatého olova. Váţe se tedy převáţně v kostech, kde pak ovlivňuje krvetvorbu (můţe způsobovat anemii). V obdobích nedostatku vápníku v těle se můţe olovo z kostí dostat do krve a poškozovat pak i jiné orgány, například játra, ledviny, rozmnoţovací systém a nervový systém (hlavně u dětí). Ionty olova, jakoţ i dalších těţkých kovů, jsou karcinogenní [7, 23, 27]. 2.5.7 Rtuť Rtuť, chemickou značkou Hg, je jako jediná z této skupiny za laboratorní teploty kapalná. Je charakteristická bílou stříbrolesklou barvou, ochotou tvořit slitiny, špatnou tepelnou, ale dobrou elektrickou vodivostí. Obdobně jako olovo či měď je známa jiţ od starověku. Protonové číslo rtuti je 80, atomová hmotnost 200,59 amu, teplota tání -38,87 ºC, teplota varu 356,58 ºC a její hustota je 13,456 g.cm-3. Rtuť se vyskytuje obvykle s oxidačními čísly +1 nebo +2. 26
Rtuť je v zemské kůře velmi vzácná. Jejím hlavním zdrojem je sulfid rtuťnatý. Rtuť je pouţívána převáţně na výrobu průmyslových chemikálií, v elektronice (rtuťové výbojky, lampy, zářivky) a elektrotechnice. Elementární rtuť se také pouţívala jako náplň do teploměrů a tlakoměrů. Značné vyuţití má rtuť při výrobě amalgámů, je přidávána do některých léků (diuretika, antiseptika), bývá také pouţívána jako antibakteriální a fungicidní přísada v barvách. Do ţivotního prostředí se rtuť dostává převáţně z antropogenních zdrojů. Přibliţně 80 % rtuti je uvolňováno do ovzduší. Hlavním zdrojem je spalování fosilních paliv a odpadů, dále zpracování rudy s obsahem rtuti a také z hnojiv, fungicidů a komunálního odpadu. Přírodním zdrojem jsou zvětrávání a sopečné erupce. Většina rtuti se v prostředí vyskytuje ve formě kovu nebo anorganických sloučenin. Kovová rtuť je obvykle kapalná a tak můţe docházet k jejímu odpařování a následnému dálkovému vzdušnému transportu. Po následné depozici mohou některé organismy (bakterie, plísně, fytoplankton) přeměnit anorganickou rtuť na organickou. Rtuť dokáţe v ţivotním prostředí setrvávat poměrně dlouhou dobu. Pokud se naváţe na půdní částice či sediment, neuvolňuje se do vodního prostředí. Anorganická rtuť nevstupuje, na rozdíl od organické, do potravních řetězců. Toxicita rtuti je známa jiţ dlouho. Z toxikologického hlediska je velmi důleţitá forma, ve které přijde rtuť do kontaktu s organismem. Elementární rtuť je po poţití obvykle vyloučena bez nějakého negativního vlivu na organismus. Páry rtuti jsou po nadechnutí absorbovány do krve a poškozují cílový orgán, mozek. Nízká expozice můţe způsobit únavu, podráţděnost, nespavost atd., vysoká expozice můţe skončit aţ smrtí (následkem poškození plic). Anorganické sloučeniny rtuti nejsou příliš toxické vzhledem k jejich malé rozpustnosti ve vodě (děti bývají více citlivé neţ dospělí). Některé mikroorganismy, jak jiţ bylo zmíněno, mohou anorganickou rtuť změnit na mnohem toxičtější, organické sloučeniny rtuti. Mezi nejnebezpečnější patří methylrtuť, která je rozpustná ve vodě i v tucích, takţe můţe setrvávat ve vodním prostředí (usazuje se dobře v rybím mase), odkud přechází do potravních řetězců. Její toxicita vyplývá hlavně z její schopnosti prostoupit placentou a hematoencefalickou bariérou (mezi krví a mozkem). Z tohoto důvodu je methylrtuť embryotoxická a mutagenní. Je toxická také pro malé děti, u kterých můţe způsobit smyslové poruchy, které mohou vést aţ k selhání některých funkcí [7, 23, 27]. 2.5.8 Zinek Zinek je modrobílý kov se silným leskem, je měkký, křehký, elektricky vodivý a lehce tavitelný. Jeho chemická značka je Zn. Je pouţíván jiţ od starověku jako většina ostatních kovů. Pouţíval se v Egyptě jako slitina mosaz (kterou tvoří s mědí). Jeho objevitelem je Andreas Marggraf (1746). Zinek byl však znám jako samostatný prvek dříve (v Číně se z něj v období dynastie Ming vyráběly mince). Protonové číslo zinku je 30, atomová hmotnost 65,39 amu, teplota tání 419,58 ºC, teplota varu 907 ºC a hustota 7,133 g.cm-3. Vyskytuje se výhradně s oxidačním číslem +2. Zinek je poměrně bohatě zastoupen v zemské kůře. Dá se říct, ţe je v tomto ohledu srovnatelný s mědí. Vyskytuje se ve formě zinkových rud. Je to po ţeleze, mědi a hliníku čtvrtý nejvíce vyráběný kov. Elementární zinek nachází své největší uplatnění při úpravě povrchů jiných kovů, především ţeleza. Výrobky ze zinku bývají velmi odolné atmosférickým vlivům, ale málo odolné mechanickému namáhání. Ze zinku se vyrábějí například části karburátorů, ozdoby, kliky oken a je také pouţíván do slitin. Těmi nejdůleţitějšími jsou bezesporu jiţ zmíněná mosaz a bronz (zinek s mědí a cínem). Oxid 27
zinečnatý se pouţívá jako netoxický bílý pigment při výrobě barviv a sulfid zinečnatý slouţí jako základ pro různé světélkující nátěry. Do ţivotního prostředí se zinek dostává především přes ovzduší, do kterého je vypouštěn při spalování fosilních paliv a při zpracování zinkových rud. Z ovzduší se pak dostává do vod a půd. Zinek se můţe do ţivotního prostředí dostat také z odpadních vod z kovozpracujícího průmyslu. Přirozenou cestou se zinek dostává do okolí zvětráváním rud s obsahem zinku. Zinek patří mezi esenciální kovy. Malá koncentrace zinku v těle je pro organismy nezbytná. Je součástí více neţ dvaceti enzymů a mnoho dalších jej potřebuje ke své funkci. Zinek je také důleţitý pro metabolismus bílkovin a nukleových kyselin. Nedostatek zinku v těle můţe u dětí (zvláště u chlapců) způsobit poruchy při dospívání, u dospělých můţe zavinit neurózy, dermatitidy i váţné poškození imunitního systému. Naopak inhalace vyšší dávky par zinku můţe vést aţ k tzv. horečce z kovů (nemoc z povolání, projevující se únavou, bolestí hlavy, kašlem, vysokými teplotami atd.), kterou mohou způsobit i ostatní těţké kovy (měď, kadmium, rtuť, olovo, nikl, cín a ţelezo). Rozpustné sloučeniny zinku jsou leptavé [7, 23, 27].
2.6 Metody stanovení rizikových kovů v půdní matrici 2.6.1 Vzorkování půd Správné vzorkování půd má určující význam pro celý následný analytický postup. Cílem kaţdého vzorkování je získání reprezentativního vzorku, který by měl splňovat předem dané poţadavky a zároveň dostatečně vystihovat danou lokalitu, na které vzorkování probíhá [28]. Základními pojmy při vzorkování jsou: dávka, coţ je přesně ohraničená část souboru s celkovým mnoţstvím uvaţovaného hromadného materiálu vzorkovaná jednotka - část celku z rozděleného souboru - celkové mnoţství hromadného materiálu, všechny části mají stejnou pravděpodobnost zahrnutí do vzorkování vzorek - část specifikovaného souboru tvořeného jednou nebo více vzorkovacími jednotkami dílčí vzorek - mnoţství hromadného materiálu odebraného jedním úkonem vzorkovacím zařízením hrubý vzorek - souhrn všech dílčích vzorků odebraných z poddávky nebo dávky postupy běţného vzorkování souhrnný vzorek - souhrn dílčích vzorků při vzorkování nekusových materiálů zkušební vzorek - vzorek připravený pro zkoušení nebo analýzu (pouţívá se celý) dělení vzorku - proces při úpravě vzorku. Vzorek hromadného materiálu se dělí pomocí mechanického dělení a pomocí kvartace na oddělené části schéma vzorkování - typ vzorkování v kombinaci s provozní specifikací entit nebo dílčích vzorků reprezentativní vzorek - vzorek, jehoţ fyzikální nebo chemické charakteristiky jsou shodné s objemovými průměrnými charakteristikami celkového vzorkovaného objemu plán vzorkování - specifikace typu vzorkování pouţívané v kombinaci s provozní specifikací entit nebo dílčích vzorků úprava vzorku - komplex operací s materiálem nutných k tomu, aby u vzorku proběhla změna na zkušební vzorek 28
vzorkování, odběr vzorku - proces odebírání nebo vytváření vzorku postup vzorkování - provozní poţadavky a instrukce týkající se odběru dílčích vzorků a vytvoření vzorku laboratorní vzorek - vzorek určený k laboratornímu výzkumu nebo laboratorním zkouškám analytický vzorek - vzorek připravený pro zkoušení nebo analýzu (vyuţívá se celý) systém vzorkování - provozní mechanismus nebo mechanické zařízení pro odběr a úpravu dílčích vzorků [28, 29]. Při získávání vzorku musí být brán ohled na to, co budeme ze vzorku následně stanovovat, předpokládanou úroveň koncentrace analytu, potřebné mnoţství vzorku, finanční náklady a další podmínky. Před samotným vzorkováním je potřeba stanovit plán vzorkování, který by měl obsahovat místa odběru, schéma odběru vzorků, počet vzorkovacích míst, hmotnost nebo objem jednotlivých vzorků, typ vzorkovací techniky a úpravu vzorku po vzorkování. Vzorkování můţeme rozdělit na několik druhů v závislosti na rozmístění jednotlivých odběrů (náhodné, systematické, stratifikované), na povaze odebírané matrice (statické, dynamické, stálé) a na čase (občasné, orientační, kontrolní). Důleţitá je při vzorkování také volba vzorkovacího nástroje, kde vycházíme z vlastností vzorků, poţadavků na analýzu, způsobu odběru atd. Rozhodující je také konstrukce nástroje a materiál, ze kterého je nástroj vyroben. Pro odběry půd se pouţívají obvykle upravené rýče, lopaty, lopatky, spirálové vrtáky či trubkový vzorkovač [28].
2.7 Atomová absorpční spektrometrie 2.7.1 Instrumentace v AAS Atomová absorpční spektrometrie (AAS) je nejrozšířenější metodou anorganické prvkové analýzy. Umoţňuje stanovení aţ 68 prvků v koncentracích od desetin g.l-1 aţ po méně neţ 1 µg.l-1. Tato metoda je zaloţena na absorpci elektromagnetického záření volnými atomy sledovaného prvku. Absorpční atomový spektrometr se skládá ze zdroje záření, atomizátoru, monochromátoru, detektoru a osobního počítače, pomocí něhoţ je celý systém nastavován a ve kterém probíhá zpracování dat. Jako zdroje primárního záření se při AAS pouţívají nejčastěji výbojky s dutou katodou. Jsou vhodné, protoţe emitují intenzivní zářivou energii soustředěnou do úzkých spektrálních intervalů (čárové zdroje). Kromě výbojek s dutou katodou se pouţívají také bezelektrodové výbojky a superlampy. Výbojky s dutou katodou emitují spektrální čáry, které nejsou ovlivněny samoabsorpcí a v jejich spektru převládají rezonanční čáry. Výbojka je v podstatě evakuovaná skleněná baňka, ve které je nízký tlak (100 - 200 Pa) plnícího plynu (Ne nebo Ar). Uvnitř výbojky se nachází dutá katoda zhotovená většinou z velmi čistého materiálu, který má být lampou i stanovován [30, 31, 32].
29
Obrázek 8 Výbojka s dutou katodou [30] Existují i lampy pro stanovování více prvků, ale platí u nich obecně niţší ţivotnost, niţší citlivost a horší detekční limity. Atomizátor má v AAS funkci zdroje a zásobníku volných atomů. Zároveň je obvykle vyuţíván jako absorpční prostředí. Různé druhy AAS pouţívají různé atomizátory, takţe jim bude věnována část kapitoly u jednotlivých metod AAS. Optický systém má za úkol provést paprsek záření ze zdroje přes absorpční prostředí k disperznímu prvku, kde je pak izolován odpovídající spektrální interval. Po výstupu z disperzního prvku optický systém zaměřuje paprsek záření na detektor. U AAS se jako disperzní prvky pouţívají výhradně monochromátory. Existují různé typy monochromátorů s různým uspořádáním, nejobvyklejší je uspořádání Czerny-Turner nebo Ebbertovo uspořádání. Monochromátor slouţí v podstatě k izolaci příslušné emisní čáry ze spektra čárového zdroje. Jako detektory se v AAS pouţívají prakticky pouze fotonásobiče. Jedná se o evakuovanou skleněnou baňku se vstupním okénkem z vhodného materiálu (zpravidla křemen). Uvnitř se nachází fotocitlivá katoda a systém dynod (9 - 13). Fotonásobič je uzavřen ve světlotěsném obalu a bývá umístěn přímo za výstupní štěrbinou monochromátoru. Jeho činnost spočívá v dopadu fotonu na světlocitlivou vrstvu, kde dojde k vyraţení elektronu. Elektron je pak urychlen v elektrickém poli a přitaţen na první dynodu, kde vyrazí několik elektronů, které jsou pak přitahovány k další dynodě (vlivem potenciálového spádu), čímţ je způsobena lavinová reakce, která vede k zesílení signálu na měřitelnou hladinu i při velmi nízkých intenzitách dopadajícího záření. Výhodou fotonásobičů je vysoká citlivost a nízká časová konstanta (schopnost rychle měřit v širokém rozsahu) [30, 31, 32]. 2.7.2 Atomová absorpční spektrometrie s atomizací v plameni Jedná se o nejstarší druh atomizace vzorku. Principielně je zaloţena na převodu roztoku na aerosol, coţ se děje ve zmlţovači, kde také dochází k odstranění kapek nevhodné velikosti pro další postup. Aerosol je pak smíchán se směsí oxidovadla a paliva a tato směs je poté vedena do hořáku. Celý popsaný proces se odehrává v mlţné komoře vyrobené z inertního materiálu. V AAS se pouţívají pro zmlţení vzorku především pneumatické zmlţovače, jejichţ nevýhodou je niţší účinnost, výhodou naopak příznivá cena. U AAS se můţeme setkat také s vysokotlakým zmlţovačem, který má vyšší účinnost, menší spotřebu vzorku a umoţňuje zmlţování viskózních kapalin. Hořáky v AAS jsou konstruovány jako štěrbinové, u novějších přístrojů pouze s jednou štěrbinou, a jsou vyráběny z nerezu, případně z titanu. Palivem bývá nejčastěji acetylén, můţe 30
být pouţit i propan ve směsi s butanem nebo vodík. Jako oxidovadlo slouţí nejčastěji vzduch nebo oxid dusný. V závislosti na typu plamene se pouţívají různé typy hořáků (rozdíl tvoří délka štěrbiny). Plamen nemůţeme označit za homogenní, protoţe se skládá z několika jasně ohraničených oblastí. Těsně nad štěrbinou se nachází předehřívací oblast, kde dochází k zahřívání plynu na zápalnou teplotu. Následuje primární reakční zóna, ve které probíhá hoření a komplikované radikálové reakce, které jsou zdrojem intenzivní molekulové emise. Za primární zónou následuje mezireakční zóna (ta je ale pozorovatelná pouze u uhlovodíkových plamenů). V mezireakční zóně jsou výrazné redukční podmínky, zóna je tedy vhodná pro analýzu prvků, které tvoří termicky stabilní oxidy. Poslední zónou je sekundární zóna, kde dochází k difuzi kyslíku z atmosféry a postupnému dohořívání. Celý proces atomizace v F-AAS je tedy moţné shrnout do následujících, po sobě jdoucích bodů. Jako první probíhá zmlţování roztoku vzorku, po kterém následuje odpaření rozpouštědla, vypaření částice, dále chemické reakce se sloţkami přítomnými v plameni, na které navazuje vznik volných atomů (atomizace), která způsobí ionizaci a rekombinaci a proces končí termickou excitací a deexcitací [30, 31, 32]. 2.7.3 Atomová absorpční spektrometrie s elektrotermickou ionizací Problém AAS s atomizací v plameni, kterým je nedostatečná citlivost pro zpracování určitých analytických problémů, řeší nové atomizační techniky. Jednou z nich je atomizace vzorku v elektrotermickém atomizátoru. Elektrotermické atomizátory jsou zařízení, která jsou vyhřívána na potřebnou teplotu pomocí elektrického proudu. Materiál, který bývá obvykle na výrobu atomizátorů pouţit je grafit (v různých modifikacích). Pro ochranu grafitu před oxidací je potřebné pracovat v ochranné atmosféře, kterou tvoří argon. Elektrotermické atomizátory můţeme dělit dle tvaru na otevřené (u starých zařízení) a uzavřené. Uzavřené atomizátory mají obvykle tvar trubek, volné šíření par omezují stěny atomizátoru, dávkovací otvor se nachází uprostřed. K analýze v elektrotermických analyzátorech se nejběţněji pouţívají kapalné vzorky. Objemy dávkovaného vzorku jsou závislé na typu atomizátoru a vlastnostech kapalin. Vzorek je dávkován buďto přímo na stěnu kyvety nebo na platformu, která je součástí kyvety. Platforma umoţňuje pomalejší teplotní přechod vzorku, který je na ni nanesen. Zásadní částí elektrotermické ionizace je teplotní program. Ten v sobě skrývá několik fází, které musí být vhodně optimalizovány. Kaţdá fáze teplotního programu je charakterizována především počáteční teplotou, rychlostí nárůstu teploty, konečnou teplotou a dobou, po kterou je konečná teplota udrţována. První fází je sušení, kdy se teplota pohybuje nad teplotou varu rozpouštědla a dochází k vysušení vzorku. Následuje fáze termické úpravy, jejímţ cílem je přeměna matrice vzorku nebo její odstranění termickým procesem, ovšem bez ztráty analyzovaného vzorku. Třetí částí procesu je atomizace, kdy teplota vystoupá na úroveň atomizace a vytvoří se plynný oblak atomů sledovaného analytu. Tyto atomy jsou v základním energetickém stavu, takţe mohou absorbovat procházející záření. Další sekvencí v tomto procesu je čištění, kdy dochází ke zvýšení teploty, aby bylo zaručeno odpaření zbytků vzorku po atomizaci. Celý proces je zakončen zchlazením, kdy je teplota sníţena na počáteční hodnotu a můţe tak začít další cyklus [30, 31, 32].
31
2.7.4 Analyzátor rtuti AMA 254 Analyzátor rtuti AMA 254 je v podstatě atomovým absorpční spektrometr, který ovšem slouţí pouze pro stanovení rtuti. Jedná se o přístroj vyvinutý a vyráběný v České republice, jehoţ velikou výhodou je to, ţe vzorky před samotnou analýzou není nutné upravovat. Tento přístroj je schopen analyzovat jak vzorky kapalné, tak pevné. Princip funkce přístroje je zaloţen na vytváření par kovové rtuti tepelným rozkladem vzorku a následným zachycením a zakoncentrováním těchto par na amalgamátoru. Po zachycení následuje opětovné zahřátí a tedy vypuzení par a následná detekce. Tím je dosaţeno vysoké citlivosti bez závislosti na matrici, ve které chceme vzorek analyzovat. Nosným plynem u AMA 254 je kyslík [33, 34].
2.8 Zpracování experimentálních dat 2.8.1 Metoda kalibrační křivky Metoda kalibrační křivky je metoda, která pracuje se vzorky o známých koncentracích. Vyuţívá se při ní tzv. standardních roztoků, coţ jsou roztoky o známé, vzrůstající koncentraci. Po proměření signálu těchto roztoků jsou data odpovídajících hodnot (signál, koncentrace) zanesena do grafu tak, ţe na svislé ose y jsou obvykle vyneseny hodnoty signálu S a na osu x koncentrace c. To charakterizuje hledanou závislost signálu (závisle proměnná) na koncentraci analytu (nezávisle proměnná). Závislost mezi dvěma proměnnými můţe být dvojího druhu, a to funkční nebo statická. Funkční závislost proměnných řeší regresní analýza. Regresní analýza lineární závislosti určuje odhady koeficientů a (posunutí) a b (směrnice), jeţ jsou charakteristickou vlastností regresní přímky, která je vyjádřena pomocí rovnice y ax b . Pro odhad koeficientů regresní rovnice se obvykle volí metoda nejmenšího součtu čtverců. Zde platí vztahy (2), (3). Směrodatná odchylka, která charakterizuje rozptýlení kolem regresní přímky (a přesnost kalibrace), je dána vztahem (4), kde Yi je hodnota vypočtená z regresní rovnice pro odpovídající xi, tedy Yi a bxi . Posouzení těsnosti rozloţení závisle proměnné y kolem regresně vypočítané hodnoty funkce y f x umoţňuje korelace. Test rozloţení závisle proměnné veličin kolem lineární regresní přímky určuje korelační koeficient, který lze vypočítat dle vztahu (5). Čím více se hodnota korelačního koeficientu blíţí ± 1, tím je závislost mezi proměnnými těsnější a tím více se kalibrační křivka blíţí přímce. Kladných hodnot nabývá koeficient pro přímou, záporných pro nepřímou závislost [35, 36, 37, 38]. n i 1
a
xi2 .
n i 1
n
n i 1
n i 1
yi x
2 i
xi .
n i 1
xi
n i 1 2
xi y i
1 n
n i 1
yi
b
n i 1
xi
(2)
b
n
n i 1
n
xi y i n i 1
xi2
n i 1
xi . n i 1
xi
n i 1 2
yi
(3)
32
i
s x, y
n i 1
n 2
y i2
n i 1
a
yi
b
n i 1
n i 1
xi y i
y i Yi n 2
2
(4)
n
r n
n i 1
xi2
n i 1
n i 1
xi y i n i 1
xi
2
.n
xi . n i 1
n i 1
y i2
yi n i 1
yi
2
(5)
2.8.2 Meze detekce, meze stanovitelnosti K vyjádření přesnosti kalibračních metod se definují limitní hodnoty, které souvisejí s úrovní koncentrace, pro kterou je signál ještě statisticky významně odlišný od šumu. V souvislosti s vyjádřením přesnosti a citlivosti kalibračních metod se definují např. meze detekce a meze stanovitelnosti. Mez detekce (LOD – limit of detection) analytu je zjednodušeně nejniţší mnoţství analytu ve vzorku, jeţ je moţné detekovat, avšak nemusí být nutně měřitelné jako přesná hodnota. Dále je definována jako absolutní mnoţství nebo koncentrace analytu, které poskytuje signál rovný trojnásobku směrodatné odchylky signálu pozadí. Je vyjádřena vztahem (6), ve kterém je S citlivost (tj. směrnice kalibrační křivky) a sBL je směrodatná odchylka signálu slepého pokusu [39]. Mez stanovitelnosti (LOQ – limit of quantification) je nejmenší mnoţství analytu, které se můţe s přijatelnou mírou správnosti a přesnosti stanovovat. Je zjišťována s pouţitím vhodného standardu či vzorku. Obvykle je to nejniţší bod kalibrační křivky. Přesná definice meze stanovitelnosti říká, ţe je to absolutní mnoţství nebo koncentrace analytu, jeţ poskytuje signál rovný desetinásobku směrodatné odchylky signálu pozadí. Lze ji takto vyjádřit vztahem (7), ve kterém je interpretace proměnných shodná s LOD [39]. LOD
3s BL S
(6)
LOQ
10 s BL S
(7)
33
3
PRAKTICKÁ ČÁST
3.1 Vzorkování 3.1.1 Výběr lokalit pro odběr vzorků Výběr lokalit probíhal na základě odhadu zatíţenosti různých částí města Brna dopravou. Cílem bylo pokrytí území města Brna (v rámci odběrových a následných laboratorních moţností) tak, aby byly zastoupeny všechny úrovně dopravního zatíţení pozemních komunikací. Celkem bylo vybráno k odběru vzorků dvacet pět lokalit. V následující Tabulce 8 jsou popsána místa a data odběru vzorků. Tabulka 8 Místa odběru s datem odběru Místa odběru (lokalita, městská část, ulice) Lokalita 1 Lokalita 2 Lokalita 3 Lokalita 4 Lokalita 5 Lokalita 6 Lokalita 7 Lokalita 8 Lokalita 9 Lokalita 10 Lokalita 11 Lokalita 12 Lokalita 13 Lokalita 14 Lokalita 15 Lokalita 16 Lokalita 17 Lokalita 18 Lokalita 19 Lokalita 20 Lokalita 21 Lokalita 22 Lokalita 23 Lokalita 24 Lokalita 25
Brno - Bosonohy, Bítešská Brno - Ţebětín, Stará dálnice Brno - Kníničky, Ondrova Brno - Střed, Bauerova Brno - Jih, Vídeňská Brno - Modřice Brno - Tuřany, Pratecká Brno - Jih, Kaštanová Brno - Komárov, Černovická Brno - Slatina, Olomoucká Brno - Ţabovřesky, Ţabovřeská Brno - Ţabovřesky, Hradecká Brno - Řečkovice a Mokrá Hora, Sportovní Brno - Královo Pole, Porgesova Brno - Ivanovice, Mácova Brno - Soběšice, Weissova Brno - Maloměřice a Obřany, Fryčajova Brno - Vinohrady, Ţarošická Podolí Brno - Střed, Heršpiská Brno - Střed, Pellicova Brno - Střed, Björnsenův sad, Veveří Brno - Střed, Luţánecký park, Pionýrská Brno - Střed, Koliště, park Brno - Maloměřice a Obřany, Světlá
Datum 1. odběru
Datum 2. odběru
3. 10. 2010 3. 10. 2010 3. 10. 2010 3. 10. 2010 4. 10. 2010 4. 10. 2010 4. 10. 2010 4. 10. 2010 4. 10. 2010 4. 10. 2010 7. 10. 2010 7. 10. 2010 7. 10. 2010 7. 10. 2010 7. 10.2010 7. 10.2010 7. 10. 2010 7. 10. 2010 7. 10. 2010 8. 10. 2010 8. 10. 2010 8. 10. 2010 8. 10. 2010 8. 10. 2010 8. 10. 2010
21. 1. 2011 20. 1. 2011 20. 1. 2011 20. 1. 2011 20. 1. 2011 20. 1. 2011 20. 1. 2011 20. 1. 2011 20. 1. 2011 20. 1. 2011 20. 1. 2011 20. 1. 2011 21. 1. 2011 21. 1. 2011 21. 1. 2011 21. 1. 2011 21. 1. 2011 21. 1. 2011 20. 1. 2011 20. 1. 2011 20. 1. 2011 21. 1. 2011 20. 1. 2011 20. 1. 2011 21. 1. 2011
Podrobnější popis lokalit: Lokalita 1 - ulice Bítešská se nachází v jihovýchodním cípu Brna. Představuje první brněnský dálniční exit směrem od Prahy (190. km). Je současně počátkem rychlostní komunikace R43, která protíná Brno směrem na Svitavy. Jedná se o dopravně velmi zatíţenou oblast. Souřadnice GPS: 49°10'7˝ s. š., 16°32'40˝ v. d., 233 m. n. m. 34
Lokalita 2 - křiţovatka Staré dálnice, Kohoutovické a Ţebětínské ulice se nachází na východě Brna. V okolí komunikace se nacházejí pole a lesy. Do budoucna se s ní počítá jako se součástí nové rychlostní komunikace R43 směrem Svitavy, která by ulehčila provozu v centru Brna a nahradila kapacitně nedostačující současnou R43. V současnosti je tato komunikace poměrně frekventovaná, slouţí hlavně pro příjezd do Brna z jihovýchodu. Souřadnice GPS: 49°12'5˝ sš., 16°31'31˝ vd., 296 m. n. m. Lokalita 3 - Ondrova. Jedná se o místní komunikaci, v jejímţ okolí se nacházejí nedávno postavené rodinné domy a pole. Nedaleko se nachází Brněnská přehrada. Dopravní zatíţení této komunikace je malé. Souřadnice GPS: 49°14'28˝ s. š., 16°31'48˝ v. d., 259 m. n. m. Lokalita 4 - Bauerova je významnou částí velkého brněnského městského okruhu. V letech 2003 aţ 2007 zde probíhala výstavba mimoúrovňové křiţovatky Hlinky/Pisárecká s úpravou okolních objektů (chodníky, trasa tramvaje, …). Jedná se o místo s velkou frekvencí dopravy (jako ostatně všechny ostatní části VMO). Odběrové místo se nachází mezi koupalištěm Riviera a výstavištěm. Odběr byl vzhledem k terénu sloţitý, půda byla odebrána z menší hloubky, asi 10 cm, protoţe níţe se jiţ nacházela pouze štěrková naváţka. Nebylo zde z prostorových důvodů odebíráno ze čtverce 10 x 10 metrů, ale jen ze čtverce 8 x 8 metrů. Souřadnice GPS: 49°11'15˝ s. š., 16°34'16˝ v. d., 204 m. n. m. Lokalita 5 - Vídeňská - další dopravou významně zatíţená brněnská komunikace. Jedná se o silnici I/52 (za Brnem R52) na Vídeň, která se nedaleko místa odběru kříţí s dálnicí D1. V okolí se nacházejí průmyslové podniky a obchodní centrum. Nedávno na této komunikaci skončily několikaleté opravy mostních konstrukcí a povrchu vozovky. Souřadnice GPS: 49°9'29˝ s. š., 16°36'3˝ v. d., 212 m. n. m. Lokalita 6 - Modřice. Oblast místní komunikace, která je však hojně vyuţívána pro její strategickou polohu. Spojuje totiţ dálnici D2 na Bratislavu a R52 na Vídeň. V jejím okolí se nachází průmyslová zóna a největší brněnské nákupní centrum. V bezprostředním okolí odběrového místa protéká řeka Svratka. Nedaleko se nachází ČOV Modřice. Souřadnice GPS: 49°7'41˝ s. š., 16°37'25˝ v. d., 189 m. n. m. Lokalita 7 - ulice Pratecká v městské části Tuřany směrem na Dvorska, tedy silnice č. 417. Místní komunikace s nízkým provozem. V těsné blízkosti se nachází zemědělský podnik a mezinárodní Letiště Brno - Tuřany, jehoţ hlavní vzletová dráha je rovnoběţná se silnicí č. 417 ve vzdálenosti zhruba 0,5 km. Souřadnice GPS: 49°8'47˝ s. š., 16°40'29˝ v. d., 229 m. n. m. Lokalita 8 - ulice Kaštanová, nebo spíš odbočka z této ulice, kde se dá podél řeky Svitavy přijet aţ přímo ke kříţení dálnic D1 a D2, kde také probíhal odběr vzorků. Jedná se o místo s velmi hustou celodenní dopravou. V okolí se nacházejí velká obchodní centra. Souřadnice GPS: 49°9'36˝ s. š., 16°38'1˝ v. d., 197 m. n. m.
35
Lokalita 9 - Černovická ulice (silnice č. 374) slouţí jako spojka D2 a rychlostní komunikace R50 (směr Ostrava) a jako součást VMO patří k frekventovanějším komunikacím v Brně. Odběr v této lokalitě proběhl u křiţovatky Černovické s Hněvkovského a Svatoplukovou a nedaleko řeky Svitavy. Souřadnice GPS: 49°10'35˝ s. š., 16°37'50˝ v. d., 197 m. n. m. Lokalita 10 - Olomoucká ulice je souběţná s rychlostní komunikací R50 na Ostravu a právě v pásu mezi těmito komunikacemi probíhal odběr. Nedaleko se nachází spalovna odpadu. Z hlediska zatíţenosti dopravou se jedná o středně zatíţenou oblast. Souřadnice GPS: 49°11'5˝ s. š., 16°39'51˝ v. d., 233 m. n. m. Lokalita 11 - křiţovatka ulic Ţabovřeská a Kníničská (tedy komunikací R42 a č. 384) je typická probíhajícími opravami povrchu vozovky i okolních objektů (budování protihlukových zábran) v rámci modernizace VMO. Souřadnice GPS: 49°12'40˝ s. š., 16°34'27˝ v. d., 209 m. n. m. Lokalita 12 - kříţení ulic Hradecká a Ţabovřeská (komunikace R42 a č. 640), kde v současné době (od roku 2006) probíhá budování další mimoúrovňové křiţovatky a tunelu, který bude veden pod městskou částí Královo pole a napojí se na městský okruh v oblasti ulic Sportovní a Porgesova, čímţ dojde k uzavření celého VMO. Vzhledem ke stálému provozu a velké zátěţi ze stavby se jedná zřejmě o jednu z nejvíce zatíţených oblastí v současnosti. Souřadnice GPS: 49°13'4˝ s. š., 16°35'2˝ v. d., 251 m. n. m. Lokalita 13 - napojení ulice Hradecké na Sportovní (tedy komunikace č. 640 na R43, směr Svitavy). Obě tyto komunikace jsou v současnosti součástmi VMO, z toho také vyplývá jejich dopravní zatíţení. Ulice Sportovní odvádí dopravu ze směru Svitavy do centra města a směrem na Olomouc a naopak, Hradecká pak na Prahu, Bratislavu a Vídeň. Souřadnice GPS: 49°14'8˝ s. š., 16°35'29˝ v. d., 227 m. n. m. Lokalita 14 - v oblasti napojení ulic Sportovní a Porgesova (R42 směr Olomouc) probíhá budování napojení nového Královopolského tunelu na stávající komunikace, takţe se jedná o lokalitu zatíţenou jak dopravou, tak stavební činností. V okolí se nachází obchodní centrum a teplárna. Souřadnice GPS: 49°13'7˝ s. š., 16°36'28˝ v. d., 220 m. n. m. Lokalita 15 - ulice Mácova v městské části Ivanovice. Jedná se o místní komunikaci s malou intenzitou dopravy. V okolí se nacházejí rodinné domy. Souřadnice GPS: 49°15'57˝ s. š., 16°34'13˝ v. d., 298 m. n. m. Lokalita 16 - ulice Weissova v Soběšicích (směr Útěchov) je místní komunikací s malou hustotou provozu, kolem silnice se nachází hustý lesní porost. Souřadnice GPS: 49°15'37˝ s. š., 16°37'30˝ v. d., 397 m. n. m.
36
Lokalita 17 - Fryčajova ulice v Obřanech (směrem na Bílovice nad Svitavou) patří také k těm méně frekventovaným lokalitám v rámci výběru odběrových míst pro tuto práci. V okolí silnice se nacházejí hlavně pole. Souřadnice GPS: 49°14'25˝ s. š., 16°39'16˝ v. d., 279 m. n. m. Lokalita 18 - křiţovatka ulic Ţarošické (silnice č. 642 kolem Vinohrad směrem do centra) a Jedovnické (silnice č. 373 na Ochoz u Brna) na pomezí městských částí Vinohrady a Líšeň je, dalo by se říci, místním dopravním uzlem, hustota dopravy je však střední. Souřadnice GPS: 49°12'17˝ s. š., 16°39'59˝ v. d., 277 m. n. m. Lokalita 19 - Podolí. Jedná se o vesnici nedaleko Brna jihozápadním směrem. Před Podolím dochází ke kříţení rychlostní komunikace R50, silnice č. 430 (směr z Brna na Rousínov - rovnoběţná cesta s D1) a dálnice D1 směrem na Vyškov a Rousínov. V okolí se nacházejí pole. Souřadnice GPS: 49°1'8˝ s. š., 16°43'25˝ v. d., 232 m. n. m. Lokalita 20 - Heršpická ulice je velmi frekventovanou ulicí, která odvádí dopravu z centra Brna směrem na Vídeň a Prahu (přechází ve Vídeňskou - silnice R52). Odběrové místo bylo zvoleno poblíţ křiţovatky s ulicí Poříčí, která se táhne při břehu řeky Svratky prakticky po celé jiţní straně Brna, takţe je také velmi významnou a frekventovanou dopravní tepnou. Souřadnice GPS: 49°11'1˝ s. š., 16°36'9˝ v. d., 202 m. n. m. Lokalita 21 - ulice Pellicova v centru Brna pod kopcem, na kterém stojí hrad Špilberk, je velmi málo frekventovaná, ovšem v blízkém okolí místa odběru se nacházejí frekventované ulice Pekařská a Úvoz. Odběr byl proveden v parku. Souřadnice GPS: 49°11'36˝ s. š., 16°35'49˝ v. d., 237 m. n. m. Lokalita 22 - Björnsenův sad na ulici Veveří se nachází v blízkosti křiţovatky ulic Veveří, Úvoz a Kotlářská, na okraji parku je umístěno velké parkoviště a u parku se nachází Stavební fakulta VUT a Právnická fakulta MU. Souřadnice GPS: 49°12'24˝ s. š., 16°35'38˝ v. d., 251 m. n. m. Lokalita 23 - Luţánecký park u křiţovatky ulic Pionýrská a Drobného, coţ je poměrně významný a frekventovaný dopravní uzel prakticky v centru Brna. Park je v podstatě ze tří stran obklopen frekventovanými komunikacemi. Souřadnice GPS: 49°12'31˝ s. š., 16°36'34˝ v. d., 213 m. n. m. Lokalita 24 - ulice Koliště, součást malého městského okruhu, kde je kaţdodenní silný provoz spojený s dopravními problémy. Bezprostředně s touto ulicí sousedí park, ve kterém se nacházelo další zvolené odběrové místo, a to v úseku mezi křiţovatkami Koliště Bratislavská a Koliště - Cejl. Souřadnice GPS: 49°11'50˝ s. š., 16°36'51˝ v. d., 210 m. n. m. Lokalita 25 - ulice Světlá, která je v blízkosti křiţovatky ulic Karlova - Provazníkova a Provazníkova - Dukelská třída, coţ jsou součásti VMO, u kterých se počítá s jejich
37
modernizací, protoţe v této části VMO vznikají kaţdý den nárazově kolony, v bezprostřední blízkosti také protéká řeka Svitava. Souřadnice GPS: 49°12'44˝ s. š., 16°38'27˝ v. d., 205 m. n. m. Podrobnější mapové podklady k jednotlivým místům odběru jsou umístěny v přílohové části této práce (Přílohy 2 - 26), mapa s orientačně vyznačenými místy odběru následuje zde (Obrázek 9).
Obrázek 9 Označení lokalit odběru na mapě (mapa [40]) 3.1.2 Rozdělení lokalit odběru do skupin dle dopravního zatíţení Pro posouzení kontaminace v okolí dopravních komunikací v Brně byly popsané lokality roztříděny do pěti skupin dle intenzity dopravy. V první skupině (označené ve výsledcích jako I), kterou tvoří místa odběru v blízkosti dálnice D1, jsou lokality 1, 5, 8 a 19. Intenzita dopravy se zde pohybuje okolo 60 tisíc vozidel denně. Druhá skupina (II) lokalit v rámci VMO obsahuje místa odběru číslo 4, 9, 11, 12, 13, 14, 20 a 25.
38
Do třetí skupiny (III) byly zařazeny parky na území města Brna, ve kterých byl prováděn odběr vzorků, tedy lokality 21, 22, 23 a 24. Parky se nacházejí v různých částech Brna, vesměs však sousedí s nejfrekventovanějšími komunikacemi v centru Brna. Čtvrtá skupina (IV) jsou komunikace ve městě Brně, které nenáleţí ani malému ani velkému městskému okruhu, nejsou tudíţ tak frekventované. Jedná se o lokality 2, 6, 10 a 18. Poslední skupinou (V) jsou komunikace na okraji Brna, které jsou vyuţívané minimálně (v rámci intenzity dopravy v celém Brně). Jedná se o lokality 3, 7, 15, 16 a 17. 3.1.3 Odběr a zpracování vzorků Odběr vzorků na jednotlivých lokalitách byl prováděn podle systematického odběrového schématu. To znamená, ţe byla vytyčena plocha o rozměrech 10 x 10 metrů, v rozích vzniklého čtverce vznikla první 4 odběrová místa, další se nacházelo ve středu čtverce a další 4 místa byla stanovena na střed spojnice středu odběrového čtverce a středů jednotlivých stran. Hloubka odběru se pohybovala okolo 20 cm. Celkem tedy bylo na kaţdé lokalitě odebráno devět různých vzorků, ze kterých byly odstraněny větší nečistoty (organické zbytky rostlin a ţivočichů, kamení a jiné anorganické nečistoty). Následovala homogenizace jednotlivých vzorků na jednotlivých místech odběru, čímţ vznikl pro kaţdé jedno místo odběru právě jeden směsný vzorek půdy. Tento vzorek byl dále kvartován, coţ obnášelo jeho rozdělení na čtyři části. Protější čtvrtiny byly následně odstraněny a zbylé čtvrtiny byly znovu zhomogenizovány a podrobeny další kvartaci. Tento postup byl opakován aţ do získání odpovídajícího mnoţství půdy, asi 2 kg laboratorního vzorku. Toto mnoţství bylo pak uloţeno do polyethylenového sáčku, který byl popsán příslušnými informacemi o jeho obsahu a transportován do laboratoře, kde probíhalo jeho další zpracování. 3.1.4 Meteorologické podmínky odběrů První série odběrů probíhala na začátku měsíce října. U odběrů 3. a 4. 10. 2010 panovaly poměrně příznivé meteorologické podmínky. Počasí mělo inverzní charakter. Teploty se pohybovaly okolo 12°C, atmosférický tlak byl na úrovni 1 010 hPa, oblačnost (zataţeno) i vlhkost (okolo 70 %) byly vlivem inverzního rázu počasí stálé. Vítr se občas vyskytoval poměrně silný nárazový, jinak se jihovýchodní vítr pohyboval v rychlostech okolo 5 m.s-1. Při odběrech 7. a 8. 10. 2010 bylo počasí lepší neţ při předchozí sérii. Obloha byla převáţně polojasná aţ skorojasná, čemuţ odpovídaly i změny teplot (průměr okolo 15°C) a vzdušné vlhkosti v průběhu dne. Atmosférický tlak v těchto dvou dnech byl také odlišný. Jihovýchodní vítr si po oba dva dny udrţoval rychlost okolo 5 m.s-1. Druhá série odběrů následovala po oblevě, kdy se teploty pohybovaly aţ okolo 10 ºC. Doba odběru vzorků odpovídá konci oblevy a pozvolnému příchodu studené fronty. Původně byly odběry plánovány na konec února, ale po dohodě s vedoucí práce bylo rozhodnuto, ţe nemá cenu riskovat a čekat na další vhodné podmínky a vyuţít ty stávající. První vzorky z této série byly odebírány 20. 1. 2011, kdy bylo polojasno, teplota se pohybovala v odpoledních hodinách okolo 4 ºC, atmosférický tlak (1024 hPa), vlhkost (65 %) i rychlost a směr (severní, okolo 5 m.s-1) větru byly stálé. Zbytek vzorků byl odebrán následující den, kdy bylo počasí odlišné ode dne předchozího. Ráno bylo ještě polojasno, ale dopoledne jiţ převládala zataţená obloha s teplotou těsně 39
nad bodem mrazu. Atmosférický tlak (1026 hPa), vlhkost (65 %), směr a rychlost větru (severní, okolo 5 m.s-1) byly stálé. Přesnější popis meteorologických podmínek při všech odběrech se nachází v tabulkách zařazených do přílohové části této práce (Přílohy 27, 28), informace o meteorologických podmínkách byly zaznamenány portálu Českého hydrometeorologického úřadu [41].
3.2 Zpracování odebraných vzorků půd Vzorky půd byly z polyethylenových sáčků přesypány na filtrační papír, kde docházelo k jejich prosychání za laboratorní teploty. Vrstva půdy na filtračním papíru se pohybovala okolo 1,5 cm. Po vysušení vzorků byly půdy přesívány skrz síto, jehoţ velikost ok byla 2 mm. Podsítná frakce (zhruba 500 g vzorku pro analýzu) byla následně uchovávána v polyethylenovém sáčku s popiskem pro další zpracování [42, 43]. 3.2.1 Stanovení sušiny gravimetrickou metodou Do Petriho misek o známé hmotnosti byla naváţena podsítná frakce o hmotnosti 1 g (s přesností na čtyři desetinná místa). Po vyhřátí sušárny na 105°C ± 2°C byly vzorky na Petriho miskách umístěny do této sušárny a zde byly ponechány po dobu 3 hodin. Po 3 hodinách byly vzorky přesunuty do exikátoru k vychladnutí a poté byly znovu zváţeny. Po odečtení rozdílu hmotností před a po sušení byla z výsledků určena procenta obsahu sušiny v jednotlivých vzorcích, jeţ byla následně pouţita při zpracování dat z měření [44, 45]. 3.2.2 Extrakce půdy 2 M kyselinou dusičnou Příprava půdního extraktu 2 M kyselinou dusičnou začala naváţkou 5 g podsítné půdní frakce (s přesností na 2 desetinná místa). Naváţené mnoţství bylo pak převedeno do polyethylenové nádobky o objemu 100 ml a smícháno s 50 ml 2 M kyseliny dusičné. Po smíchání všech půdních vzorků s kyselinou byly nádobky umístěny na třepačku, kde probíhala po dobu 16 hodin extrakce. Po skončení extrakce byly obsahy nádobek zfiltrovány přes filtrační papír a filtrát byl převeden opět do polyethylenových nádobek, ve kterých pak byl uchováván během průběhu měření. Postup odpovídal podmínkám ve vyhlášce 13/1994 Sb. ve znění pozdějších předpisů [43]. 3.2.3 Stanovení pH půd extrakcí v roztoku 0,01 M chloridu vápenatého Do polyethylenových nádobek o objemu 100 ml bylo naváţeno 10 g podsítné půdní frakce, ke kterým bylo přidáno 50 ml 0,01 M chloridu vápenatého. Nádobky byly následně umístěny na hodinu na třepačku. Po ukončení fáze promíchávání byly roztoky půd ponechány hodinu v klidu. Před samotným měřením pH metrem byl obsah kaţdé nádobky promíchán a po změření byly hodnoty zaznamenány [45, 46].
3.3 Analýza půd a půdních extraktů Pro analýzu vzorků byly pouţity tři přístroje. Pro analýzu podsítné půdní frakce a stanovení rtuti to byl přístroj AMA 254, pro analýzu půdních extraktů přístroje ET-AAS (stanovení kadmia) a F-AAS (stanovení mědi, niklu, olova a zinku). 3.3.1 Stanovení rtuti v půdě Rtuť byla stanovována z podsítné půdní frakce v přístroji AMA 254 ovládaném přes programové vybavení připojeného počítače. Před kaţdým měřením bylo zařízení 40
uvedeno do chodu v souladu s pokyny výrobce (spuštění přívodu kyslíku z tlakové lahve, čekání na vyhřátí přístroje na potřebnou teplotu). Po zahřátí přístroje bylo nutné provést jeho vyčištění, které probíhalo přednastaveným čistícím programem, jehoţ parametry jsou uvedeny v Tabulce 9 (na čištění bylo dávkováno na lodičku 100 µl vody, čištění bylo opakováno, dokud se absorbance nepřiblíţila hodnotě okolo 0,003). Pro samotné měření byl potřebný tzv. check standard. Pro přípravu tohoto kontrolního standardu byly pouţity následující chemikálie: koncentrovaná HNO3 (0,5 ml), koncentrovaná HCl (0,5 ml), 1% roztok K2Cr2O7 (0,5 ml), kalibrační standard rtuti (koncentrace 1 g/l, 10 µl). Po smíchání těchto chemikálií v 50 ml odměrné baňce byla baňka doplněna po rysku ultračistou vodou. Výsledná koncentrace standardu byla 0,2 mg/l. Tento standard byl vţdy (minimálně dvakrát) proměřen před kaţdým měřením pro ověření přesnosti měření [35]. Následovala analýza vlastních vzorků, kdy bylo vţdy naváţeno a analyzováno 50 mg (s přesností na 4 desetinná místa) podsítné půdní frakce. Kaţdý vzorek půdy byl proměřen minimálně třikrát. Výsledná hodnota udávala koncentraci rtuti v ng. Tabulka 9 Časový program jednotlivých činností pro AMA 254 Proces Sušení Rozklad Čekání
Trvání procesu [s] Čištění Check standard Analýza 60 60 45
60 120 45
150 200 45
Po ukončení analýzy byl vţdy spuštěn (a pokud bylo třeba tak i opakován) čistící program, dále bylo nutné čekat na ochlazení přístroje a pak bylo moţné jej vypnout a zastavit přívod kyslíku.
Obrázek 10 AMA 254 41
3.3.2 Stanovení prvků v půdním extraktu (F-AAS) Měď, stejně jako nikl, olovo a zinek, byla stanovována na přístroji Varian SpectrAA 30 (Obrázek 11). Před měřením bylo nutné nejprve zapnout připojený počítač, přes který se přístroj ovládal a zapnout ovládací program. Dále byl zapnut přívod acetylénu, kompresor a odtah. V programu byla vytvořena a uloţena metoda pro měření daného prvku s odpovídajícími parametry. Po zapnutí samotného přístroje a zaţehnutí plamene byla příslušná metoda spuštěna a po stabilizaci a kontrole signálu z lampy mohlo začít měření kalibrační závislosti. U kaţdého prvku byla zvolena kalibrační závislost dle příručky vydávané výrobcem přístroje [47]. Následovalo proměření slepých vzorků a pak jednotlivých půdních extraktů. Při analýze byl mezi jednotlivými vzorky udrţován určitý časový rozestup, ve kterém byla dávkovací hadička ponechávána ve vodném roztoku kyseliny dusičné, aby se před následujícím měřením zbavila případných nečistot, které by mohly měření ovlivnit. Po ukončení analýzy vzorků byl přístroj vypnut (obráceným postupem oproti zapnutí). Následující Tabulka 10 obsahuje nastavení přístroje a rozsahy kalibračních závislostí pro jednotlivé stanovované rizikové kovy. Tabulka 10 - Parametry přístroje pro stanovování prvků F-AAS Prvek Cu Ni Pb Zn
I 4 mA 5 mA 6 mA 5 mA
Šířka štěrbiny Vlnová délka 0,5 nm 0,2 nm 1 nm 1 nm
324,8 nm 232 nm 217 nm 213,9 nm
Průtok vzduch-acetylén -1
3,5/1,5 l.min 3,5/1,5 l.min-1 3,5/1,5 l.min-1 3,5/1,5 l.min-1
Kalibrační rozsah 0 - 4 mg.l-1 (4 body) 0 - 12 mg.l-1 (5 bodů) 0 - 10 mg.l-1 (4 body) 0 - 2 mg.l-1 (5 bodů)
Obrázek 11 Varian SpectrAA 30 3.3.3 Stanovení kadmia v půdním extraktu Stanovení kadmia z půdního extraktu probíhalo na přístroji AAS ZEEnit 60 (na Obrázku 12) s připojeným počítačem (s nainstalovaným ovládacím softwarem). 42
Před analýzou byl jako první spuštěn počítač, poté přívod argonu, odtah a nakonec přístroj. Po zapnutí softwaru byl vybrán stanovovaný prvek a metoda pro jeho stanovení. Tabulka 11 Parametry přístroje pro stanovování kadmia Prvek Cd
I
Šířka štěrbiny
7 mA
Vlnová délka
0,8 nm
228,8 nm
Maximální průtok argonu 48 NL.h
Kalibrační rozsah 0 - 2 µg.l-1 (5 bodů)
-1
Obrázek 12 ET-AAS ZEEnit 60 Po zahřátí stroje byla proměřena kalibrační řada, slepé vzorky a následně půdní extrakty. U půdních extraktů bylo nutné ředění ultračistou vodou (aţ stonásobné v závislosti na koncentraci kadmia ve vzorku). Kalibrace přístroje probíhala jak na počátku měření, tak v jeho průběhu a na konci. Velmi důleţitou součástí metody stanovení kadmia na tomto přístroji je teplotní program, jehoţ optimalizací je při analýze dosaţeno správných výsledků. Teplotní program je popsán v následující tabulce (Tabulka 12) Tabulka 12 Teplotní program ET-AAS při stanovení kadmia [35] Číslo
Proces
Teplota [°C]
1 2 3 4 5 6 7
sušení sušení sušení pyrolýza autozero atomizace čištění
90 105 110 300 300 900/1000 2200
Rampa [°C] Čas zdrţení [s] Čas [s] 5 3 2 250 0 900 500
20 20 10 10 4 3 4
Průtok inert. plynu
34,0 25,0 12,5 10,8 4,0 3,7 6,6
MAX MAX MAX MAX STOP STOP MAX
Po skončení analýzy byl přístroj vypnut obráceným postupem oproti zapnutí.
43
3.3.4 Kalibrační závislosti, meze detekce a meze stanovitelnosti
Graf 3 Kalibrační křivka pro stanovení mědi
Graf 4 Kalibrační křivka pro stanovení niklu
44
Graf 5 Kalibrační křivka pro stanovení olova
Graf 6 Kalibrační křivka pro stanovení zinku
45
Graf 7 Kalibrační křivka pro stanovení kadmia V Grafech 3 - 7 jsou zobrazeny kalibrační závislosti pro stanovení daného prvku na daném přístroji. Kaţdý graf obsahuje body kalibrační řady proloţené regresní přímkou, ke které je přiřazena rovnice přímky a hodnota spolehlivosti dané závisloti (R2 nebo téţ korelační koeficient r). Čím je hodnota korelačního koeficientu bliţší 1, tím je závislost mezi jednotlivými body kalibrace lineárnější a blíţí se více přímce. Interval spolehlivosti, který nám říká, ţe se v něm s určitou pravděpodobností nachází daný parametr, je pak v grafech vymezen dvěma přímkami, které určují horní a dolní hranici pro oblast výskytu daného parametru. Tabulka 13 Meze detekce a meze stanovitelnosti pro jednotlivé stanovované prvky Prvek Cu Ni Pb Zn Cd
Vlnová délka 324,8 nm 232 nm 217 nm 213,9 nm 228,8 nm
Mez detekce -1
0,02 mg.l 0,059 mg.l-1 0,281 mg.l-1 0,023 mg.l-1 0,116 ng.l-1
Mez stanovitelnosti 0,068 mg.l-1 0,197 mg.l-1 0,937 mg.l-1 0,077 mg.l-1 0,385 ng.l-1
Kalibrace přístroje AMA 254 probíhala proměřením check standardu (kapitola 3.3.1). Při výsledcích odpovídajících namíchané koncentraci bylo moţné začít s měřením.
46
3.4 Pouţité chemikálie 65% kyselina dusičná (Lachema, závod Neratovice) Koncentrovaná kyselina chlorovodíková HCl 1% roztok dichromanu draselného K2Cr2O7 Chlorid vápenatý (CaCl2) Kalibrační standardní roztok mědi o koncentraci 1 ± 0,002 g/l (Analytica Praha) Kalibrační standardní roztok niklu o koncentraci 1 ± 0,002 g/l (Analytica Praha) Kalibrační standardní roztok olova o koncentraci 1 ± 0,002 g/l (Analytica Praha) Kalibrační standardní roztok zinku o koncentraci 1 ± 0,002 g/l (Analytica Praha) Kalibrační standardní roztok kadmia o koncentraci 1 ± 0,002 g/l (Analytica Praha) Kalibrační standardní roztok rtuti o koncentraci 1 ± 0,002 g/l (Analytica Praha) Ultračistá (MilliQ) voda, destilovaná voda
3.5 Pouţité přístroje a zařízení SpectrAA 30 (Varian, Austrálie) AAS-ZEEnit 60 (Analytik Jena AG, Německo) Grafitová kyveta s platformou (č. š. 101247838, Analytik JENA) AMA 254 (Altec, s r.o., ČR) Zařízení pro přípravu ultračisté vody (PURELAB Classic, Elga PL 5242) Analytické váhy (Denver Instrument, Německo) Sušárna (model 500, Memmert, Německo) Třepačka LT2 pH-metr WTW 320 Exikátor Síto o velikosti ok 2 mm Mikropipety Filtrační papír (póry 8µm) Tlaková lahev s argonem (čistota 5.0) Tlaková lahev s kyslíkem (technický 2.5) Tlaková lahev s acetylenem (pro plamenovou fotometrii 2.6)
47
4
VÝSLEDKY A DISKUZE
Veškerá experimentální data k následujícím graficky zpracovaným výsledkům se nacházejí v přílohové části této práce (Přílohy 29 - 35). Následující kapitoly, ve kterých budou popsány výsledky stanovení jednotlivých prvků, budou obsahovat grafické porovnání výsledků kontaminace všech lokalit odběru ve dvou odběrových sériích (podzimní a jarní), dále vyhodnocení obsahu stanovovaného prvku v rámci skupin lokalit dle dopravního zatíţení (zpracování pomocí box grafů - součet všech hodnot všech odběrů pro danou skupinu a prvek) a na závěr, po vyhodnocení obsahů jednotlivých prvků, bude vypočítán a graficky znázorněn souhrnný Integrální index znečištění (IPI) dle kritérií A, B a C dle metodiky MŢP. Takzvané box grafy (box plot) jsou ideálním prostředkem pro interpretaci souborů dat. Pro vysvětlení obsahu těchto grafů poslouţí jako ukázka popis následujícího Grafu 8 [20, 48].
Graf 8 Ilustrační box graf
4.1 Diskuze k výsledkům stanovení pH půd Pro měření pH vzorků půd bylo pouţito extraktu 0,01 M roztoku chloridu vápenatého. Hodnoty jsou zaznamenány v tabulce v přílohové části práce (Příloha 29), grafické zpracování v následujícím Grafu 9. Z grafického vyjádření hodnot pH je patrné, ţe se pH na všech lokalitách pohybuje v neutrální oblasti. Pouze u Lokality 16, tedy v Soběšicích, pozorujeme pH mírně kyselé, coţ je důsledkem odběru na okraji lesa, kde bývají půdy obvykle kyselejší. Rozdíly mezi jednotlivými odběry na lokalitách jsou velmi nízké, převaţuje vyšší pH v jarní sérii odběrů. Logičtější by byl spíše opačný trend, tedy niţší pH ve druhé sérii odběrů vlivem promývání půdy tajícím sněhem. Odběry druhé série ale probíhaly po dlouhotrvajícím období bez sněhu a s poměrně vysokými teplotami, coţ zřejmě vedlo ke srovnání a i mírnému zvýšení hodnoty pH oproti první sérii odběrů.
48
Graf 9 Porovnání pH odebraných vzorků půd dle lokality
4.2 Diskuze k výsledkům stanovení obsahu rtuti v půdní matrici V odebraných vzorcích půd byl stanoven celkový obsah rtuti. Kaţdý vzorek byl proměřen minimálně třikrát a z výsledků byl vypočítán průměr, medián, směrodatná odchylka a relativní směrodatná odchylka. Tabulkové zpracování výsledků se nachází v přílohové části práce (Příloha č. 30), grafické znázornění na následujících Grafech 10 a 11.
Graf 10 Obsah rtuti v půdě dle místa odběru 49
Graf 11 Obsah rtuti v půdě dle skupin dopravního zatížení Z grafů vyplývá, ţe nejvyšší hodnoty rtuti byly naměřeny u vzorků, které pocházely z parků v centru Brna (lokality 21, 22, 23, 24, 25). Ostatní skupiny byly v podstatě vyrovnané. Vůbec nejvyšší hodnota, 0,811 mg.kg-1 sušiny, byla naměřena u lokality 23 (Luţánecký park). Zde také došlo k největšímu rozdílu naměřených hodnot mezi jednotlivými odběry. Tento výsledek znamenal lehké překročení limitní koncentrace dané vyhláškou 13/1994 Sb. ve znění pozdějších předpisů (0,8 mg.kg-1 sušiny) i překročení kritéria A (dle Kritérií MŢP, 0,4 mg.kg-1 sušiny). Limit dle kritéria překročily také lokality 22 (Björnsenův sad) a 24 (Koliště). Výsledky u ostatních lokalit se pohybovaly v nízkých koncentracích okolo 0,1 mg.kg-1 sušiny a rozdíly mezi jednotlivými odběry by se daly označit za minimální.
4.3 Diskuze k výsledkům stanovení obsahu mědi v půdním extraktu Z kaţdého odebraného vzorku půdy byl vytvořen půdní extrakt (2 M HNO3). V extraktech byly stanovovány obsahy mědi. Kaţdý vzorek byl vţdy minimálně třikrát proměřen, výsledky byly zaneseny do tabulky (Příloha 31 v přílohové části práce) a Grafů 12 a 13. U kaţdého vzorku byl vypočítán medián, směrodatná odchylka a relativní směrodatná odchylka měření. Z grafického zpracování výsledků výplývá obdobná závislost jako u ostatních výsledků. Hodnoty jednotlivých odběrů se od sebe nijak zvlášť neodlišují, kromě Lokality 18 (Líšeň), kde je patrný extrémní pokles obsahu mědi mezi jednotlivými odběry způsobený pravděpodobně silnou lokální kontaminací na podzim. Naopak u lokalit 19 aţ 25 pozorujeme výrazný nárůst obsahu mědi mezi jednotlivými odběry. Výsledky mezi jednotlivými odběry mají obecně vzrůstající tendenci, coţ bylo pravděpodobně způsobeno průnikem sněhem zadrţené mědi do půdy během oblevy.
50
Graf 12 Obsah mědi v půdě dle místa odběru
Graf 13 Obsah mědi v půdě dle skupin dopravního zatížení Nejvyšší obsah mědi byl naměřen v jiţ zmíněné lokalitě č. 18 (34,8 mg.kg-1 sušiny) a v lokalitě 23 (Luţánecký park, 34,5 mg.kg-1 sušiny). Ani jedna z těchto hodnot se však ani nepřibliţuje limitním hodnotám daným vyhláškami (13/1994 Sb. ve znění pozdějších předpisů - 50 mg.kg-1 sušiny a kritérium A dle metodiky MŢP- 70 mg.kg-1). Většina ostatních lokalit se pohybovala v rozmezí mezi 5 aţ 10 mg.kg-1. 51
Nejvíce kontaminovanou skupinou lokalit dle dopravního zatíţení byly opět parky v centru Brna, i kdyţ ne tak výrazně jako např. v případě obsahu rtuti. Nejmenším obsahem mědi se prokázaly lokality s nejmenším zatíţením.
4.4 Diskuze k výsledkům stanovení obsahu niklu v půdním extraktu Z kaţdého odebraného vzorku půdy byl vytvořen půdní extrakt (2 M HNO3). V extraktech byly stanovovány obsahy niklu. Kaţdý vzorek byl vţdy minimálně třikrát proměřen, výsledky byly zaneseny do tabulky (Příloha 32) a Grafů 14 a 15. U kaţdého vzorku byl vypočítán medián, směrodatná odchylka a relativní směrodatná odchylka měření. Z následujících grafů vyplývá, ţe obsah niklu na jednotlivých odběrových lokalitách se pohyboval především v rozmezí mezi 20 a 30 mg.kg-1 sušiny, coţ jsou hodnoty okolo limitu z vyhlášky 13/1994 Sb. ve znění pozdějších předpisů (25 mg.kg-1 sušiny) a výrazně pod limitem dle kritérií MŢP (kritérium A = 60 mg.kg-1 sušiny). Nejvyšší hodnota v obou odběrech byla naměřena v lokalitě 14 (Královo Pole, Porgesova, 36,6 mg.kg-1 sušiny), coţ můţe být způsobeno blízkostí teplárny a tedy uvolňováním niklu (při spalování fosilních paliv) do ovzduší a následnou depozicí do půdy. Naopak nejniţší hodnoty byly naměřeny na lokalitách 3 a 16 (Rozdrojovice a Soběšice, hodnoty mezi 15 a 20 mg.kg-1 sušiny). Při porovnání v rámci skupin dopravního zatíţení je patrná vyrovnanost mezi jednotlivými skupinami s výjimkou skupiny V, tedy lokalit s nejmenším dopravím zatíţením, kde se také vyskytly nejniţší úrovně niklu v půdách. Obecně by se dalo říct, ţe obsah niklu v půdách byl konstantní s malými změnami mezi jednotlivými odběry.
Graf 14 Obsah niklu v půdě dle místa odběru
52
Graf 15 Obsah niklu v půdě dle skupin dopravního zatížení
4.5 Diskuze k výsledkům stanovení obsahu stanovení olova v půdním extraktu Z kaţdého odebraného vzorku půdy byl vytvořen půdní extrakt (2 M HNO3). V extraktech byly stanovovány obsahy olova. Kaţdý vzorek byl vţdy minimálně třikrát proměřen, výsledky byly zaneseny do tabulky (Příloha 33 v přílohové části práce) a Grafů 16 a 17. U kaţdého vzorku byl vypočítán medián, směrodatná odchylka a relativní směrodatná odchylka měření. Nejvyšší hodnota byla naměřena v lokalitě 25 (Maloměřice, Světlá) a to 91,5 mg.kg-1 sušiny. Bylo to však zřejmě způsobeno lokální kontaminací místa či jinou nepředvídatelnou chybou, protoţe druhý odběr na tomto místě byl naopak nejniţší ze všech (4 mg.kg-1 sušiny). Vyšší hodnoty byly zaznamenány rovněţ u lokalit 11 (Brno-Ţabovřesky, Ţabovřeská), 22 (Björnsenův sad, Veveří) a 23 (Luţánecký park). Ţádné z těchto hodnot však nedosahují limitních hodnot daných vyhláškami 13/1994 Sb. ve znění pozdějších předpisů (70 mg.kg-1 sušiny) či kritériem A (80 mg.kg-1 sušiny) dle metodiky MŢP. Nejniţší naměřené hodnoty na několika lokalitách se pohybovaly okolo 15 mg.kg-1 sušiny. Při hodnocení lokalit dle příslušnosti ke skupině dle dopravního zatíţení se obdobně jako u ostatních měření nejkontaminovanější lokalitou staly brněnské parky, naopak nejméně kontaminovanou lokalitou místa s nejmenším dopravním zatíţením.
53
Graf 16 Obsah olova v půdě dle místa odběru
Graf 17 Obsah olova v půdě dle skupin dopravního zatížení
4.6 Diskuze k výsledkům stanovení obsahu stanovení zinku v půdním extraktu Z kaţdého odebraného vzorku půdy byl vytvořen půdní extrakt (2 M HNO3). V extraktech byly stanovovány obsahy zinku. Kaţdý vzorek byl vţdy minimálně třikrát proměřen, výsledky byly zaneseny do tabulky (Příloha 34 v přílohové části práce) a Grafů 18 a 19. 54
U kaţdého vzorku byl vypočítán medián, směrodatná odchylka a relativní směrodatná odchylka měření. Z grafického zpracování výsledků je u většiny lokalit patrný nárůst obsahu zinku v půdě mezi jednotlivými odběry na podzim a na jaře, coţ bylo pravděpodobně způsobeno rozpuštěním a vsakem sněhu se zachycenými škodlivinami do půdy během oblevy.
Graf 18 Obsah zinku v půdě dle místa odběru
Graf 19 Obsah zinku v půdě dle skupin dopravního zatížení 55
Nejvyšší koncentrace zinku byly naměřeny na lokalitách 5 (Vídeňská, 56,8 mg.kg-1 sušiny), 6 (Modřice, 54,5 mg.kg-1 sušiny) a 22 (Björnsenův sad, 90,5 mg.kg-1 sušiny), 23 (Luţánecký park, 77,9 mg.kg-1 sušiny). U lokalit 5, 22 a 23 se však vyskytl nápadný, více neţ 100% pokles mezi jednotlivými odběry. Ani jedna z těchto hodnot by však nepřekračovala limitní hodnoty dané vyhláškami (13/1994 Sb. ve znění pozdějších předpisů - 100 mg.kg-1 sušiny, Kriterium A dle metodiky MŢP - 150 mg.kg-1 sušiny). U nejméně kontaminovaných lokalit se úrovně obsahu zinku v půdě pohybovaly okolo 15 mg.kg-1 sušiny. Jak lze vysledovat z grafu rozdělení lokalit do skupin dle dopravního zatíţení, staly se nejvíce kontaminovanou skupinou, jako u většiny ostatních prvků, parky v Brně. Naopak nejméně kontaminovanou skupinou, také ve shodě s většinou ostatních výsledků, jsou lokality s nejmenší dopravní zátěţí.
4.7 Diskuze k výsledkům stanovení obsahu kadmia v půdním extraktu Z kaţdého odebraného vzorku půdy byl vytvořen půdní extrakt (2 M HNO3). V extraktech byly stanovovány obsahy kadmia. Kaţdý vzorek byl vţdy minimálně třikrát proměřen, výsledky byly zaneseny do tabulky (Příloha 35 v přílohové části práce) a Grafů 20 a 21. U kaţdého vzorku byl vypočítán medián, směrodatná odchylka a relativní směrodatná odchylka měření. Z grafů lze vyčíst, ţe obsah kadmia mezi jednotlivými odběry zůstával buď téměř shodný (lehký pokles), nebo docházelo k mírnému nárůstu obsahu kadmia v půdě, coţ byl častější případ způsobený pravděpodobně spalováním fosilních paliv v zimním období a následným průnikem kadmia do půd vlivem oblevy.
Graf 20 Obsah kadmia v půdě dle místa odběru
56
Nejvyšší hodnoty byly naměřeny na lokalitě č. 6 (Modřice, 1,9 a 1,4 mg.kg-1 sušiny), kde byla hlavním faktorem zřejmě blízkost velkých polních ploch, tedy velká pravděpodobnost pouţití průmyslových hnojiv, která mohou kadmium obsahovat. Další lokalitou se zvýšeným obsahem kadmia byla lokalita 23 (Luţánecký park, 1,4 a 1,6 mg.kg-1 sušiny). Všechny zmíněné hodnoty překračují limit z vyhlášky 13/1994 Sb. ve znění pozdějších předpisů (1 mg.kg-1 sušiny) a kritérium A (0,5 mg.kg-1 sušiny), ne však jiţ kritérium B (10 mg.kg-1 sušiny) dle metodiky MŢP. Kritérium A bylo překročeno také v jednotlivých odběrech u lokalit č. 7 (Tuřany, pravděpodobná příčina odběr v blízkosti rozsáhlých polních ploch) a 25 (Maloměřice, Světlá) a v obou odběrech u lokalit 22 (Björnsenův sad) a 24 (Koliště). Ostatní hodnoty se pohybovaly většinou mezi 0,2 a 0,3 mg.kg-1 sušiny, tedy hluboko pod zákonnými limity.
Graf 21 Obsah kadmia v půdě dle skupin dopravního zatížení Z hlediska jednotlivých skupin lokalit dle dopravního zatíţení se ukázaly jako skupina s největším obsahem kadmia v půdě opět parky v centru Brna a skupinou s nejmenším obsahem kadmia byly komunikace s nejmenší dopravní zátěţí.
4.8 Zhodnocení kontaminace lokalit (IPI) Výpočet integrovaného indexu znečištění vycházel ze vztahu uvedeného v kapitole 2.4.4. Pro výpočet byla pouţita limitní data z „Kritérií znečištění zemin, podzemní vody a půdního vzduchu“ dle metodického pokynu MŢP. Na základě těchto limitních obsahů rizikových kovů v různých typech půd (dle polohy) byl vypočten IPI dle kritérií A, B, C (obytná zóna). Tabulkový přehled indexů znečištění pro jednotlivé těţké kovy v rámci skupin zatíţení dle kritérií A, B a C (obytná zóna) se nachází v přílohové části této práce (Příloha 36).
57
Následující tabulka 14 znázorňuje celkové hodnoty IPI pro jednotlivé skupiny lokalit rozdělené dle dopravního zatíţení. Tabulka 14 Průměrné hodnoty IPI dle skupin dopravního zatížení dle metodiky MŽP Skupina dle zatížení I II III IV V
Kritérium A
B
C
0,289 0,319 0,653 0,409 0,251
0,050 0,059 0,095 0,060 0,042
0,046 0,054 0,071 0,055 0,037
Z hodnot v tabulce je patrné, ţe se ani jednou hodnoty IPI nepřibliţují k 1, coţ v souvislosti s úrovní kontaminace půd na základě IPI znamená, ţe se jedná o půdy velmi málo kontaminované. Hodnoty IPI potvrzují výsledky předchozího měření. Nejvíce znečištěnou oblastí jsou podle IPI parky v centru města Brna v okolí velmi frekventovaných komunikací (III), nejméně znečištěnou pak lokality okolo komunikací s nejmenší dopravní zátěţí (V).
Graf 22 - IPI pro skupiny lokalit dle dopravního zatížení v souvislosti s kritériem A V Grafech 22, 23 a 24 jsou zpracována výsledná data IPI (data z Přílohy 36). U grafu 22 se hodnoty IPI u skupiny III blíţí k 1, v rámci směrodatné odchylky vyjádřené chybovou úsečkou ji dokonce výrazně přesahují, medián hodnot se však pohybuje na úrovni 0,4 IPI, takţe i v tomto případě lze říct, ţe půdy lokalit ze III. skupiny patří mezi velmi málo kontaminované půdy a ne mezi středně kontaminované. 58
U Grafů 23 a 24, kde jsou jiţ limity vyšší, se hodnoty IPI pohybují v desetinách a setinách, coţ značí velmi nízkou úroveň kontaminace půd a z tohoto důvodu lze konstatovat, ţe bylo nejvhodnějším kritériem k posouzení kontaminace kritérium A, které poukázalo na mírné znečištění v lokalitách města Brna.
Graf 23 IPI pro skupiny lokalit dle dopravního zatížení v souvislosti s kritériem B
Graf 24 IPI pro skupiny lokalit dle dopravního zatížení v souvislosti s kritériem C
59
Posouzení dle kritéria A, slouţícího k určení úrovně znečištění ţivotní sloţky, bylo shledáno jako nejvhodnější, protoţe nedošlo k překročení kritéria B na ţádné se sledovaných lokalit. Lze tedy konstatovat, ţe prostředí v Brně nelze povaţovat za takové, které by mělo negativní vliv na zdraví člověka a ţivotní prostředí.
60
5
ZÁVĚR
Diplomová práce měla za úkol stanovit obsah rizikových kovů (kadmia, mědi, niklu, olova, rtuti a zinku) na vybraných lokalitách, kterých bylo dvacet pět. Lokality byly vybírány v závislosti na dopravní situaci v blízkosti dané lokality. Odběrová místa byla tedy vybírána v blízkosti pozemních komunikací. Pro závěrečné zpracování dat byly lokality rozděleny do pěti skupin právě dle dopravního zatíţení daných lokalit. Odběry na jednotlivých lokalitách probíhaly ve dvou obdobích, na podzim roku 2010 (začátkem října) a v zimě 2011 (koncem ledna). U kaţdého vzorku bylo změřeno pH půdního extraktu (0,01 M CaCl2). Výsledky pH mezi jednotlivými odběry byly velmi podobné a téměř všechny vykazovaly lehce rostoucí tendenci hodnot pH mezi první a druhou sérií odběrů. Obsahy kovů byly stanovovány ve všech odebraných vzorcích. Rtuť byla stanovována přímo z podsítné frakce vzorků půd, ostatní kovy z půdního extraktu. Výsledky poukázaly na nejvíce znečištěné lokality patřící do třetí skupiny dle dopravního zatíţení. Jedná se o lokality č. 21 (Pellicova), 22 (Björnsenův sad, Veveří), 23 (Luţánecký park) a 24 (Koliště). Skupiny I, II a IV se pohybovaly v rámci obsahu rizikových kovů přibliţně ve stejných rozsazích hodnot, V. skupina, která je charakteristická malou intenzitou dopravy, vykazovala nejniţší hodnoty obsahu rizikových kovů, coţ potvrzuje vliv dopravy na obsah těţkých kovů v půdách. Vliv mělo také zřejmě samotné umístění lokalit, lokality z páté skupiny se nacházejí na okraji Brna, kde je úroveň obsahu rizikových kovů niţší neţ v centru města, na coţ poukázala Ing. Andrea Debnárová ve své diplomové práci (r. 2010) na téma Kontaminace vybraných částí města Brna těţkými kovy. Výsledky její práce a této práce spolu korespondují a rozšiřují získané informace z jiných lokalit v Brně. Nejvíce znečištěnou lokalitou je Luţánecký park (č. 23), kde byl odběr proveden u křiţovatky ulic Pionýrská a Drobného. Pokud bychom porovnávali výsledky této práce s vyhláškou 13/1994 Sb. ve znění pozdějších předpisů, nalezli bychom u některých kovů a lokalit překročení limitů. Pokud je porovnáme se směrodatnějšími Kritérii znečištění zemin dle metodiky MŢP, konkrétně s kritériem A, nalezneme také překročení limitů, jedná se ale spíše o ojedinělý jev. Pro posouzení úrovně znečištění půd na území města Brna v rámci skupin dle dopravního zatíţení byl vypočítán integrovaný index znečištění (opět dle Kritérii znečištění zemin, podzemní vody a půdního vzduchu dle metodického pokynu MŢP). Jako nejvíce kontaminovaná skupina se prokázala třetí skupina dle dopravního zatíţení (parky v centru Brna v okolí městských dopravních okruhů) a jako nejméně kontaminovaná skupina pátá (periferní oblasti Brna). Výsledky IPI dle jednotlivých kritérií ukazují, ţe půdy v Brně patří dle klasifikace do skupiny mírně znečištěných půd . Odběr půd nebyl vzhledem k jejich velké rozmanitosti snadný, coţ mohlo způsobit obtíţe při získání reprezentativního vzorku. Na úrovni kontaminace půd se podílí několik faktorů, které se mohou velmi často měnit a tím ovlivňovat odběr (meteorologické podmínky, vlastnosti půd). Celkově lze konstatovat (po přihlédnutí ke všem získaným výsledkům této práce), ţe dopravní zatíţení kontaminaci půd vybranými rizikovými kovy ovlivňuje. Půdy v Brně pak můţeme označit za velmi málo kontaminované. Je však nutné v monitoringu výskytu rizikových kovů pokračovat a mít situaci stále pod kontrolou, a to zvláště v místech s vyšší pravděpodobností výskytu rizikových kovů a v místech představujících nebezpečí pro ţivotní prostředí a v něm ţijící organismy. 61
6 [1]
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
[7] [8]
[9]
[10]
[11] [12]
[13]
[14] [15]
[16]
SEZNAM POUŢITÝCH ZDROJŮ Český statistický úřad [online]. 1.2.2011 [cit. 2011-02-14]. Zeměpis, podnebí a příroda. Dostupné z WWW:
Český statistický úřad [online]. 24.11.2010, 21.3.2010 [cit. 2011-03-30]. Statistická ročenka České republiky 2010. Dostupné z WWW: . Brno - informace a zajímavosti o městě [online]. 2.2.2011 [cit. 2011-03-30]. Informace a zajímavosti o městě Brně. Dostupné z WWW: . Geografické údaje a obyvatelstvo - Statutární město Brno [online]. 30.11.2006 [cit. 2011-02-14]. Geografické údaje a obyvatelstvo. Dostupné z WWW: . Czech and Slovak geological map [online]. 2011 [cit. 2011-02-15]. Czech node Czech and Slovak overview geological map. Dostupné z WWW: . Kolektiv autorů. Životní podmínky a jejich vliv na zdraví obyvatel Jihomoravského kraje. 1. vydání. Brno: Zdravotní ústav se sídlem v Brně, 2006. 47 s. Dostupné z WWW: . Integrovaný registr znečišťování [online]. 2010 [cit. 2011-02-17]. Integrovaný registr znečišťování. Dostupné z WWW: . ČOV Brno-Modřice [online]. 2005, 14.4.2011 [cit. 2011-02-15]. Čistírna odpadních vod v Modřicích. Dostupné z WWW: . KASTLOVÁ, Olga ; BRICH, Milan. Ročenka dopravy 2009 [online]. Praha: Ministerstvo vnitra, 2010 [cit. 2011-02-16]. Dostupné z WWW: . ISSN 1801-3090. Rodrigue, J-P, C. Comtois and B. Slack (2009), The Geography of Transport Systems, Second Edition, New York: Routledge. Dostupné z WWW: . Kolektiv autorů. Životní prostředí, Brno 2008 - 2009. 8. vydání. Brno: Odbor ţivotního prostředí Magistrátu města Brna, 2010. 62 s. Statutární město Brno [online]. 2003, 17.2.2005 [cit. 2011-02-17]. Proč Město Brno usiluje o výstavbu R 43?. Dostupné z WWW: . Ředitelství silnic a dálnic ČR [online]. 2009 [cit. 2011-02-19]. Silniční a dálniční síť Jihomoravský kraj. Dostupné z WWW: . Velký městský okruh Brno [online]. 2009 [cit. 2011-02-19]. Úseky VMO Brno. Dostupné z WWW: . HALABICA, Michael . DÁLNICE A RYCHLOSTNÍ SILNICE V ČESKÉ REPUBLICE [online]. 2009 [cit. 2011-02-19]. Dostupné z WWW: . BRUNCLÍK, Alfred ; VOREL, Vladimír a kolektiv. Páteřní síť dálnic a rychlostních silnic v ČR. Praha: Agentura Lucie spol. s.r.o., 2009. 148 s. Dostupné z WWW: . 62
[17] PETRÁNEK, Jan; SYNEK, Jaroslav. Geologická encyklopedie on-line [online]. 1993 [cit. 2011-02-20]. Půda. Dostupné z WWW: . [18] VÁVROVÁ, Milada, Chemie životního prostředí - přednáška Pedosféra, VUT Brno, 2010. [19] Elektronický taxonomický klasifikační systém půd ČR [online]. 2004 [cit. 2011-03-5]. Referenční třídy půd. Dostupné z WWW: . [20] LOSKA, Krzysztof; WIECHULA, Danuta ; KORUS, Irena . Metal contamination of farming soils affected by industry. Environment International. 2004, 30, s. 159 - 165. [21] OBINNA, Oje A., et al. Environmental Pollution Levels of Lead and Zinc in Ishiagu and Uburu Communities of Ebonyi State, Nigeria. Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology. 2010, 85/3, s. 313-317. [22] DOLEŢALOVÁ WEISSMANNOVÁ, H.; DEBNÁROVÁ, A. Assessment of heavy metal pollution (Cd, Cu, Pb, Hg) in urban soils of roadsides in Brno. TRANSACTIONS ON TRANSPORT SCIENCES. 2011. 3(4). p. 147 - 156. ISSN 1802-971X. [23] KAFKA, Zdeněk ; PUNČOCHÁŘOVÁ, Jana. Těţké kovy v přírodě a jejich toxicita. Chemické listy. 2002, 96, s. 611 - 617. [24] HOLOUBEK, Ivan. Chemie životního prostředí III - přednáška Pedosféra, znečištění půd, MUNI Brno, 2010. Dostupné z WWW: . [25] Česká republika. Rizikové prvky v půdách náleţejících do zemědělského půdního fondu. In 13/1994 Sb. o upravení podrobností ochrany zemědělského půdního fondu . 1994. Příloha 1. Dostupný také z WWW: . [26] Eliod servis [online]. 31. 7. 1996 [cit. 2011-03-05]. Kritéria znečištění zemin, podzemní vody a půdního vzduchu dle metodického pokynu Ministerstva ţivotního prostředí ze dne 31.července 1996. Dostupné z WWW: . [27] BENTOR, Yinon. Chemical Elements.com [online]. 1996 [cit. 2011-03-10]. Chemical Elements.com - An Interactive Periodic Table of the Elements. Dostupné z WWW: . [28] VÁVROVÁ, Milada, Environmentální analýza – Přednáška Odběr a úprava vzorků, VUT Brno, 2010. [29] ČSN ISO 11648-2. Statistická hlediska vzorkování hromadných materiálů - Část 2: Vzorkování sypkých materiálů. Česká republika : Český normalizační institut, 1.1.2003. 95 s. [30] ČERNOHOSRKÝ, Tomáš; JANDERA, Pavel. Atomová spektroskopie. 1. vydání. Pardubice : Univerzita Pardubice, 1997. 218 s. ISBN 80-7194-114-X. [31] LAJUNEN, Lauri H.J. Spectrochemical Analysis by Atomic Absorption and Emission. Cambridge : The Royal Society of Chemistry, 1992. 241 s. ISBN 0-85186-873-8 [32] CHRISTIAN, Gary D; OD‘REILLY, James E. Instrumental analysis. 2. vyd. Newton : Allyn and Bacon, Inc., 1986. 933 s. ISBN 02-050-8685-3. [33] LECO [online]. 2007 [cit. 2011-03-20]. AMA254 Mercury from LECO. Dostupné z WWW: .
63
[34] Laboratoře geologických ústavů Přírodovědecké fakulty Univerzity Karlovy v Praze [online]. 2011 [cit. 2011-03-22]. Analyzátor rtuti AMA 254. Dostupné z WWW: . [35] DEBNÁROVÁ, A. Kontaminace vybraných částí města Brna těţkými kovy. Brno: Vysoké učení technické v Brně, Fakulta chemická, 2010. 94 s. Vedoucí diplomové práce Mgr. Helena Doleţalová Weissmannová, Ph.D. [36] MELOUN, M., MILITKÝ, J.: Statistické zpracování experimentálních dat, 2. vydání, Praha: East publishing, 1998, s. 839, ISBN 80-7219-003-2. [37] KŘÍŢENECKÁ, Sylvie. Základy analytické chemie. Ústí nad Labem: Univerzita Jana Evangelisty Purkyně, 2007. 110 s. [38] ECKSCHLAGER, Karel. Chemometrie. Praha: Karolinum, 1991. 156 s. ISBN 807066-487-8. [39] DOŠKÁŘOVÁ, Šárka Validace metod v laboratořích OHS Karviná. In Zajištění kvality analytických výsledků: Sborník přednášek ze seminářů. Český Těšín: THETA, 2002. s. 303. [40] Mapy.cz [online]. 2005 [cit. 2011-02-19]. Mapy.cz. Dostupné z WWW: [41] Český hydrometeorologický ústav [online]. 2011 [cit. 2011-04-17]. Portál ČHMÚ. Dostupné z WWW: . [42] JANKŮ, Josef; ČERMÁK, Jiří J. Vzorkování odpadů, učební texty. 1.vyd. Praha: Fakulta technologie ochrany prostředí, Ústav chemie ochrany prostředí, 2006. 107 s. [43] ZBÍRAL J.: Analýza půd II, jednotné pracovní postupy. 2. vyd. Brno: Ústřední kontrolní a zkušební ústav zemědělský, 2003, 84 stran, ISBN 80-86548-38-4 [44] ČSN ISO 11465. Kvalita půdy - Stanovení hmotnostního podílu sušiny a hmotnostní vlhkosti půdy - Gravimetrická metoda. Česká republika : Ćeský normalizační institut, 1. 5. 1998. 8 s. [45] ZBÍRAL J.: Analýza půd III, jednotné pracovní postupy, Brno: Ústřední kontrolní a zkušební ústav zemědělský, 2004, 199 stran, ISBN 80-86548-60-0. [46] ČSN ISO 10390. Kvalita půdy. Stanovení pH. Česká republika : Český normalizační institut, 1.12.1996. 12 s. [47] Varian Techtron Pty. Ltd. Analytical methods for flame spectroscopy, 1979, 85, 123s. [48] NIST SEMATECH : ENGINEERING STATISTICS HANDBOOK [online].[cit. 201104-29]. Exploratory Data Analysis, Box Plot. Dostupné z WWW: .
64
7
SEZNAM POUŢITÝCH ZKRATEK A SYMBOLŮ AAS AMA 254 atd. ČOV ČR ET-AAS F-AAS IPI JmK LOD LOQ m. n. m. MU MŢP např. př. n. l. PI RSD ŘSD s. š. SMODCH tzv. v. d. VMO
Atomic absorption spectrometry (atomová absorpční spektrometrie) Advanced mercury analyzer 254 a tak dále Čistírna odpadních vod Česká republika Electrothermal atomic absorption spectrometry (Atomová absorpční spektrometrie s elektrotermickou atomizací) Flame atomic absorption spectrometry (Atomová absorpční spektrometrie s atomizací v plamení) Integrated pollution index (integrovaný index znečištění) Jihomoravský kraj Limit of detection (mez detekce) Limit of quantitation (mez stanovitelnosti) metrů nad mořem Masarykova univerzita Brno Ministerstvo ţivotního prostředí České republiky například před naším letopočtem Pollution index (index znečištění) Relative standard deviation (relativní směrodatná odchylka) Ředitelství silnic a dálnic severní šířka Směrodatná odchylka takzvaný východní délka Velký městský okruh
65
8
SEZNAM PŘÍLOH Příloha 1 Příloha 2 Příloha 3 Příloha 4 Příloha 5 Příloha 6 Příloha 7 Příloha 8 Příloha 9 Příloha 10 Příloha 11 Příloha 12 Příloha 13 Příloha 14 Příloha 15 Příloha 16 Příloha 17 Příloha 18 Příloha 19 Příloha 20 Příloha 21 Příloha 22 Příloha 23 Příloha 24 Příloha 25 Příloha 26 Příloha 27 Příloha 28 Příloha 29 Příloha 30 Příloha 31 Příloha 32 Příloha 33 Příloha 34 Příloha 35 Příloha 36
Průměrné denní intenzity dopravy na dálnici D1 [13] Lokalita 1, Brno - Bosonohy, Bítešská [40] Lokalita 2, Brno - Ţebětín, Stará dálnice [40] Lokalita 3, Brno - Kníničky, Ondrova [40] Lokalita 4, Brno - Střed, Bauerova [40] Lokalita 5, Brno - Jih, Vídeňská [40] Lokalita 6, Brno - Modřice [40] Lokalita 7, Brno - Tuřany, Pratecká [40] Lokalita 8, Brno - Jih, Kaštanová [40] Lokalita 9, Brno - Komárov, Černovická [40] Lokalita 10, Brno - Slatina, Olomoucká [40] Lokalita 11, Brno - Ţabovřesky, Ţabovřeská [40] Lokalita 12, Brno - Ţabovřesky, Hradecká [40] Lokalita 13, Brno - Řečkovice a Mokrá Hora, Sportovní [40] Lokalita 14, Brno - Královo Pole, Porgesova [40] Lokalita 15, Brno - Ivanovice, Mácova [40] Lokalita 16, Brno - Soběšice, Weissova [40] Lokalita 17, Brno - Maloměřice a Obřany, Fryčajova [40] Lokalita 18, Brno - Vinohrady, Ţarošická [40] Lokalita 19, Podolí [40] Lokalita 20, Brno - Střed, Heršpiská [40] Lokalita 21, Brno - Střed, Pellicova [40] Lokalita 22, Brno - Střed, Björnsenův sad, Veveří [40] Lokalita 23, Brno - Střed, Luţánecký park, Pionýrská [40] Lokalita 24, Brno - Střed, Koliště, park [40] Lokalita 25, Brno - Maloměřice a Obřany, Světlá [40] Meteorologické podmínky při první sérii odběrů půdních vzorků [41] Meteorologické podmínky při druhé sérii odběrů půdních vzorků [41] pH odebraných vzorků půd dle lokality Obsah rtuti v půdě dle místa odběru Obsah mědi v půdě dle místa odběru Obsah niklu v půdě dle místa odběru Obsah olova v půdě dle místa odběru Obsah zinku v půdě dle místa odběru Obsah kadmia v půdě dle místa odběru Hodnoty IPI pro jednotlivé prvky a skupiny dopravního zatíţení v závislosti na Kritériích A, B, C dle metodiky MŢP
66
9
PŘÍLOHY Příloha 1 Průměrné denní intenzity dopravy na dálnici D1- vývoj od r. 1994 do r. 2007 [13]
67
Příloha 2 Lokalita 1, Brno - Bosonohy, Bítešská [40] Souřadnice GPS: 49°10'7˝ s. š., 16°32'40˝ v. d., 233 m. n. m.
Příloha 3 Lokalita 2, Brno - Ţebětín, Stará dálnice [40] Souřadnice GPS: 49°12'5˝ sš., 16°31'31˝ vd., 296 m. n. m.
68
Příloha 4 Lokalita 3, Brno - Kníničky, Ondrova [40] Souřadnice GPS: 49°14'28˝ s. š., 16°31'48˝ v. d., 259 m. n. m.
Příloha 5 Lokalita 4, Brno - Střed, Bauerova [40] Souřadnice GPS: 49°11'15˝ s. š., 16°34'16˝ v. d., 204 m. n. m.
69
Příloha 6 Lokalita 5, Brno - Jih, Vídeňská [40] Souřadnice GPS: 49°9'29˝ s. š., 16°36'3˝ v. d., 212 m. n. m.
Příloha 7 Lokalita 6, Brno - Modřice [40] Souřadnice GPS: 49°7'41˝ s. š., 16°37'25˝ v. d., 189 m. n. m.
70
Příloha 8 Lokalita 7, Brno - Tuřany, Pratecká [40] Souřadnice GPS: 49°8'47˝ s. š., 16°40'29˝ v. d., 229 m. n. m.
Příloha 9 Lokalita 8, Brno - Jih, Kaštanová [40] Souřadnice GPS: 49°9'36˝ s. š., 16°38'1˝ v. d., 197 m. n. m.
71
Příloha 10 Lokalita 9, Brno - Komárov, Černovická [40] Souřadnice GPS: 49°10'35˝ s. š., 16°37'50˝ v. d., 197 m. n. m.
Příloha 11 Lokalita 10, Brno - Slatina, Olomoucká [40] Souřadnice GPS: 49°11'5˝ s. š., 16°39'51˝ v. d., 233 m. n. m.
72
Příloha 12 Lokalita 11, Brno - Ţabovřesky, Ţabovřeská [40] Souřadnice GPS: 49°12'40˝ s. š., 16°34'27˝ v. d., 209 m. n. m.
Příloha 13 Lokalita 12, Brno - Ţabovřesky, Hradecká [40] Souřadnice GPS: 49°13'4˝ s. š., 16°35'2˝ v. d., 251 m. n. m.
73
Příloha 14 Lokalita 13, Brno - Řečkovice a Mokrá Hora, Sportovní [40] Souřadnice GPS: 49°14'8˝ s. š., 16°35'29˝ v. d., 227 m. n. m.
Příloha 15 Lokalita 14, Brno - Královo Pole, Porgesova [40] Souřadnice GPS: 49°13'7˝ s. š., 16°36'28˝ v. d., 220 m. n. m.
74
Příloha 16 Lokalita 15, Brno - Ivanovice, Mácova [40] Souřadnice GPS: 49°15'57˝ s. š., 16°34'13˝ v. d., 298 m. n. m.
Příloha 17 Lokalita 16, Brno - Soběšice, Weissova [40] Souřadnice GPS: 49°15'37˝ s. š., 16°37'30˝ v. d., 397 m. n. m.
75
Příloha 18 Lokalita 17, Brno - Maloměřice a Obřany, Fryčajova [40] Souřadnice GPS: 49°14'25˝ s. š., 16°39'16˝ v. d., 279 m. n. m.
Příloha 19 Lokalita 18, Brno - Vinohrady, Ţarošická [40] Souřadnice GPS: 49°12'17˝ s. š., 16°39'59˝ v. d., 277 m. n. m.
76
Příloha 20 Lokalita 19, Podolí [40] Souřadnice GPS: 49°1'8˝ s. š., 16°43'25˝ v. d., 232 m. n. m.
Příloha 21 Lokalita 20, Brno - Střed, Heršpiská [40] Souřadnice GPS: 49°11'1˝ s. š., 16°36'9˝ v. d., 202 m. n. m.
77
Příloha 22 Lokalita 21, Brno - Střed, Pellicova [40] Souřadnice GPS: 49°11'36˝ s. š., 16°35'49˝ v. d., 237 m. n. m.
Příloha 23 Lokalita 22, Brno - Střed, Björnsenův sad, Veveří [40] Souřadnice GPS: 49°12'24˝ s. š., 16°35'38˝ v. d., 251 m. n. m.
78
Příloha 24 Lokalita 23, Brno - Střed, Luţánecký park, Pionýrská [40] Souřadnice GPS: 49°12'31˝ s. š., 16°36'34˝ v. d., 213 m. n. m.
Příloha 25 Lokalita 24, Brno - Střed, Koliště, park [40] Souřadnice GPS: 49°11'50˝ s. š., 16°36'51˝ v. d., 210 m. n. m.
79
Příloha 26 Lokalita 25, Brno - Maloměřice a Obřany, Světlá [40] Souřadnice GPS: 49°12'44˝ s. š., 16°38'27˝ v. d., 205 m. n. m.
Příloha 27 Meteorologické podmínky při první sérii odběrů půdních vzorků [41]
Lokalita
Datum odběru
1-4
3. 10. 2010
Teplota Atmosférický Oblačnost Vlhkost Sráţky [°C] tlak [hPa] 12
1 010
Zataţeno, inverze
5 - 10
4. 10. 2010
12
1 010
Zataţeno, inverze
11 - 19
7. 10. 2010
15
1 005
Polojasno aţ skorojasno
1 027
Polojasno aţ skorojasno
20 - 25
8. 10. 2010
10
Směr, rychlost větru [m.s-1]
70
Ráno slabý déšť
Jihovýchodní 2,5 - 5
75
Večer déšť
Jihovýchodní 5 - 7,5 nárazy aţ 28
60
Beze sráţek
Jihovýchodní 5 - 10
Beze sráţek
Jihovýchodní, občas proměnlivý 0-5
75
80
Příloha 28 Meteorologické podmínky při druhé sérii odběrů půdních vzorků [41] Lokalita
Datum odběru
1 2 - 12 13 - 18 19 - 21 22 23, 24 25
21. 1. 2011 20. 1. 2011 21. 1. 2011 20. 1. 2011 21. 1. 2011 20. 1. 2011 21. 1. 2011
Teplota Atmosférický Vlhkost Oblačnost Sráţky [°C] tlak [hPa] [%] 1 4 1 4 1 4 1
1 026 1 024 1 026 1 024 1 026 1 024 1 026
Zataţeno Polojasno Zataţeno Polojasno Zataţeno Polojasno Zataţeno
65
Beze sráţek
Směr, rychlost větru [m.s-1]
Severní 2,5 - 5
Příloha 29 pH odebraných vzorků půd dle lokality
Vzorek
pH podzim
pH jaro
1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25
7,222 6,860 6,210 7,154 7,228 7,165 6,873 7,122 7,358 7,403 7,177 7,271 7,212 7,408 7,238 6,079 6,910 7,329 7,393 7,240 7,084 7,233 6,945 7,453 7,319
7,415 7,309 5,990 7,398 7,505 7,402 7,415 7,393 7,450 7,566 7,552 7,568 7,466 7,805 7,585 4,510 6,060 7,202 7,540 7,533 7,652 7,612 7,577 7,564 7,630
81
Příloha 30 Obsah rtuti v půdě dle místa odběru
Podzim Vzorek
Průměr
Medián
SMODCH
mg/kg
Jaro RSD
Průměr
%
Medián
SMODCH
mg/kg
RSD %
1
0,079
0,080
0,003
3,392
0,093
0,093
0,003
3,012
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25
0,077 0,080 0,086 0,061 0,266 0,129 0,082 0,115 0,053 0,064 0,075 0,113 0,096 0,060 0,095 0,085 0,066 0,073 0,077 0,085 0,547 0,514 0,583 0,185
0,079 0,079 0,082 0,060 0,270 0,127 0,084 0,119 0,053 0,067 0,077 0,109 0,087 0,061 0,096 0,084 0,066 0,073 0,070 0,086 0,545 0,482 0,560 0,186
0,008 0,005 0,012 0,003 0,014 0,006 0,004 0,010 0,002 0,008 0,005 0,012 0,019 0,008 0,021 0,004 0,001 0,002 0,022 0,007 0,045 0,103 0,145 0,028
10,417 6,097 14,217 4,274 5,304 4,850 5,391 8,278 3,361 11,718 6,703 10,266 19,855 14,010 21,850 4,612 1,911 3,068 28,879 7,679 8,255 20,075 24,914 14,967
0,075 0,089 0,090 0,084 0,198 0,115 0,067 0,100 0,070 0,080 0,055 0,104 0,087 0,089 0,161 0,081 0,084 0,086 0,090 0,207 0,482 0,811 0,609 0,130
0,073 0,085 0,090 0,084 0,199 0,112 0,064 0,098 0,068 0,073 0,053 0,101 0,081 0,093 0,161 0,084 0,079 0,086 0,089 0,216 0,488 0,789 0,593 0,125
0,006 0,023 0,022 0,023 0,008 0,006 0,007 0,012 0,009 0,025 0,005 0,016 0,014 0,014 0,006 0,010 0,015 0,003 0,026 0,043 0,018 0,128 0,027 0,013
7,582 25,983 24,327 27,524 4,180 4,942 11,087 11,835 13,341 31,057 9,482 15,355 16,253 16,022 3,438 12,129 17,848 3,982 29,336 20,544 3,703 15,785 4,417 9,807
82
Příloha 31 Obsah mědi v půdě dle místa odběru
Vzorek
Průměr
Podzim Medián SMODCH mg/kg
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25
8,578 6,879 6,303 13,732 12,967 16,900 9,076 5,677 13,150 5,935 6,893 5,814 9,856 8,208 6,060 4,435 3,038 34,707 5,024 3,572 3,605 12,833 12,639 7,476 6,462
8,385 6,935 6,352 13,633 12,967 16,825 9,023 5,694 13,153 6,027 6,903 5,628 9,931 8,257 5,831 4,465 2,885 34,805 5,220 3,483 3,651 12,329 12,363 7,425 6,528
RSD
Průměr
% 0,340 0,182 0,123 0,274 0,080 0,400 0,110 0,086 0,095 0,179 0,036 0,512 0,254 0,278 0,430 0,336 0,316 0,914 0,672 0,669 0,432 1,463 0,520 0,482 0,802
3,968 2,640 1,949 1,995 0,617 2,368 1,213 1,518 0,723 3,020 0,523 8,807 2,574 3,390 7,102 7,572 10,388 2,633 13,382 18,734 11,981 11,397 4,112 6,450 12,411
Jaro Medián SMODCH mg/kg
10,895 7,624 6,512 10,850 12,137 18,322 10,844 8,763 15,048 7,986 9,146 7,817 13,893 9,344 10,384 6,216 7,357 7,480 9,960 10,675 9,377 24,537 33,452 15,558 18,264
10,902 7,628 6,500 10,994 12,168 18,403 10,912 8,753 15,172 7,887 9,152 7,472 13,961 9,335 10,214 6,151 7,286 7,432 10,160 10,778 9,356 24,471 33,699 15,615 18,303
RSD %
0,140 0,384 0,130 0,473 0,094 0,255 0,204 0,505 0,264 0,242 0,070 0,626 0,877 0,215 0,318 0,148 0,573 0,229 0,651 0,257 0,107 0,558 0,654 0,339 0,372
1,286 5,041 2,001 4,356 0,777 1,393 1,881 5,762 1,751 3,031 0,768 8,006 6,310 2,301 3,059 2,381 7,794 3,063 6,535 2,409 1,140 2,274 1,954 2,179 2,034
83
Příloha 32 Obsah niklu v půdě dle místa odběru
Podzim Vzorek
Průměr
Medián
SMODCH
mg/kg 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25
25,295 25,848 19,618 21,728 24,450 29,266 20,420 25,074 23,426 26,827 22,319 25,797 26,638 36,625 22,190 17,616 21,194 24,589 29,313 23,863 22,654 26,024 32,207 28,061 27,410
25,708 26,066 19,847 21,790 24,885 29,469 20,244 26,243 23,339 27,322 22,486 26,320 27,034 36,213 22,129 17,236 20,811 22,815 29,813 23,686 23,309 26,659 32,260 28,507 27,339
Jaro RSD
Průměr
% 1,897 1,049 1,381 0,605 2,217 0,654 0,431 2,199 1,369 1,614 0,778 2,142 0,839 1,531 0,287 0,957 0,898 3,803 1,000 0,481 1,287 1,931 0,805 0,948 0,753
7,500 4,059 7,042 2,787 9,067 2,236 2,110 8,768 5,844 6,016 3,486 8,302 3,151 4,180 1,292 5,434 4,237 15,465 3,412 2,016 5,682 7,420 2,500 3,377 2,748
Medián
SMODCH
mg/kg 26,975 27,616 16,781 24,557 25,299 29,430 19,726 22,042 23,956 28,749 22,104 28,188 29,671 32,780 24,294 15,511 19,541 22,756 31,271 24,126 27,281 25,126 30,871 23,470 27,214
27,044 27,485 16,635 24,608 25,181 29,891 19,804 21,852 23,589 28,416 22,468 29,147 29,245 33,017 24,338 15,810 19,550 22,398 31,817 24,806 27,356 25,627 31,026 23,573 27,600
RSD %
3,217 0,329 2,066 0,325 1,316 2,275 1,327 0,953 0,916 1,282 1,013 2,346 1,405 1,082 1,729 0,953 1,032 2,222 1,279 1,317 3,017 2,063 1,720 0,584 1,217
11,925 1,191 12,310 1,322 5,201 7,729 6,729 4,325 3,825 4,460 4,585 8,321 4,736 3,300 7,118 6,145 5,281 9,764 4,091 5,458 11,058 8,209 5,573 2,490 4,472
84
Příloha 33 Obsah olova v půdě dle místa odběru
Podzim Vzorek
Průměr
Medián
Jaro
SMODCH
mg/kg 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25
11,532 12,076 12,295 15,168 19,179 21,596 15,070 12,125 38,946 14,818 42,595 13,556 17,747 15,884 10,453 15,537 11,400 20,641 15,760 14,218 13,191 41,225 44,363 25,672 91,513
11,532 12,142 12,360 15,069 18,981 21,531 15,201 12,027 38,880 15,048 42,431 13,588 18,042 15,622 10,355 15,471 11,628 20,674 15,531 14,317 13,323 41,324 44,627 25,448 92,338
RSD
Průměr
% 0,400 0,404 0,503 0,264 0,529 0,208 0,416 0,360 0,404 0,493 0,379 0,153 0,519 0,550 0,656 0,115 0,586 0,153 1,069 0,264 0,416 0,458 0,929 0,404 2,843
3,466 3,344 4,092 1,744 2,758 0,963 2,762 2,972 1,037 3,328 0,889 1,127 2,927 3,465 6,273 0,743 5,139 0,740 6,781 1,860 3,156 1,111 2,093 1,574 3,106
Medián
SMODCH
mg/kg 13,634 13,399 10,362 18,595 17,284 20,599 19,746 17,294 21,070 20,300 44,689 28,098 20,460 17,481 12,044 14,874 12,533 11,767 10,004 6,550 5,902 23,400 38,426 5,143 4,020
14,117 13,465 10,331 17,956 17,252 20,859 19,521 16,650 21,037 20,873 43,755 28,066 20,200 17,877 11,555 14,967 12,338 11,767 10,450 6,485 6,108 23,119 36,471 4,463 3,679
RSD %
0,954 0,115 0,650 1,513 0,351 1,026 1,068 1,242 0,750 1,216 1,877 0,850 1,517 0,838 0,954 0,557 1,113 0,300 2,434 0,503 4,937 3,358 3,871 2,439 2,750
6,994 0,860 6,269 8,135 2,028 4,980 5,409 7,182 3,558 5,991 4,200 3,024 7,415 4,795 7,918 3,743 8,883 2,549 24,326 7,685 83,648 14,352 10,073 47,426 68,407
85
Příloha 34 Obsah zinku v půdě dle místa odběru
Podzim Vzorek
Průměr
Medián
SMODCH
mg/kg 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25
10,409 10,310 8,406 21,427 56,616 54,531 14,965 11,002 20,017 13,080 8,591 6,678 11,157 10,942 6,548 19,399 6,561 28,346 10,686 10,830 11,907 90,460 77,867 12,269 25,951
10,392 10,294 8,418 21,430 56,808 54,525 14,999 11,004 20,026 13,045 5,541 4,281 8,572 6,903 4,473 18,073 6,319 32,394 11,021 9,676 11,898 90,617 77,058 12,417 25,877
Jaro RSD
Průměr
% 0,074 0,125 0,025 0,027 0,579 0,109 0,091 0,041 0,072 0,288 5,400 4,430 4,863 7,436 3,683 3,133 0,717 8,032 2,257 2,233 0,252 0,880 1,620 0,423 0,237
0,707 1,215 0,296 0,125 1,022 0,200 0,605 0,373 0,359 2,202 62,855 66,336 43,590 67,962 56,239 16,150 10,935 28,336 21,117 20,622 2,117 0,973 2,080 3,450 0,915
Medián
SMODCH
mg/kg 18,095 16,816 10,358 24,361 20,802 35,417 21,756 25,474 25,172 17,057 19,907 18,851 20,126 22,926 22,590 19,422 12,411 12,632 17,624 20,252 17,798 30,121 38,571 20,628 32,925
18,056 16,705 10,415 24,416 20,737 35,349 21,663 25,487 25,112 17,172 19,850 18,835 20,127 22,943 22,578 19,361 12,392 12,674 17,702 20,213 17,822 30,252 38,579 20,645 32,857
RSD %
0,108 0,356 0,206 0,167 0,199 0,134 0,189 0,127 0,131 0,210 0,177 0,088 0,027 0,135 0,063 0,141 0,080 0,166 1,020 0,231 0,102 0,321 0,065 0,221 0,185
0,598 2,115 1,984 0,685 0,958 0,378 0,869 0,498 0,519 1,230 0,890 0,467 0,134 0,588 0,277 0,724 0,644 1,317 5,790 1,139 0,570 1,066 0,168 1,070 0,563
86
Příloha 35 Obsah kadmia v půdě dle místa odběru
Podzim Vzorek
Průměr
Medián
Jaro
SMODCH
mg/kg 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25
0,277 0,176 0,170 0,338 0,473 1,862 0,586 0,164 0,427 0,333 0,214 0,188 0,250 0,197 0,181 0,463 0,208 0,140 0,264 0,229 0,204 0,610 1,437 0,697 0,418
0,266 0,177 0,170 0,338 0,471 1,909 0,530 0,163 0,431 0,322 0,215 0,188 0,249 0,198 0,181 0,462 0,210 0,140 0,255 0,231 0,207 0,607 1,439 0,696 0,449
RSD
Průměr
% 0,038 0,021 0,022 0,028 0,105 0,277 0,163 0,004 0,016 0,042 0,014 0,004 0,011 0,046 0,006 0,153 0,009 0,019 0,045 0,020 0,014 0,007 0,058 0,016 0,061
0,138 0,119 0,132 0,082 0,222 0,149 0,279 0,026 0,038 0,128 0,063 0,020 0,045 0,231 0,033 0,331 0,042 0,135 0,172 0,086 0,070 0,012 0,041 0,023 0,146
Medián
SMODCH
mg/kg 0,355 0,298 0,198 0,278 0,372 1,384 0,410 0,379 0,344 0,312 0,299 0,254 0,350 0,344 0,288 0,312 0,243 0,192 0,297 0,271 0,236 0,521 1,626 0,679 0,542
0,354 0,295 0,195 0,280 0,374 1,385 0,409 0,381 0,338 0,334 0,287 0,255 0,349 0,350 0,282 0,303 0,242 0,194 0,295 0,266 0,238 0,523 1,611 0,691 0,541
RSD %
0,016 0,016 0,004 0,012 0,005 0,009 0,010 0,010 0,012 0,040 0,020 0,011 0,013 0,041 0,020 0,023 0,008 0,016 0,031 0,023 0,030 0,007 0,063 0,024 0,006
0,044 0,055 0,020 0,043 0,013 0,006 0,025 0,026 0,036 0,128 0,068 0,044 0,037 0,120 0,070 0,072 0,034 0,085 0,105 0,086 0,126 0,013 0,039 0,036 0,011
87
Příloha 36 Hodnoty IPI pro jednotlivé prvky a skupiny dopravního zatíţení v závislosti na Kritériích A, B, C dle metodiky MŢP
Skupina
Hg
I II III IV V limit
0,195 0,242 1,199 0,278 0,210 0,4
Kriterium A Cu Ni 0,136 0,145 0,213 0,189 0,101 70
0,437 0,440 0,449 0,448 0,328 60
Kriterium B Cu Ni
Skupina
Hg
I II III IV V limit
0,031 0,039 0,192 0,044 0,034 2,5
0,019 0,020 0,030 0,026 0,014 500
Skupina
Hg
Cu
I II III IV V limit
0,0078 0,0097 0,0480 0,0111 0,0084 10
0,0159 0,0169 0,0248 0,0220 0,0118 600
0,146 0,147 0,150 0,149 0,109 180 Kriterium C Ni 0,1049 0,1057 0,1078 0,1075 0,0788 250
Pb
Zn
Cd
0,183 0,321 0,308 0,211 0,168 80
0,139 0,123 0,244 0,154 0,086 150
0,644 0,644 1,504 1,174 0,612 0,5
Pb
Zn
Cd
0,058 0,103 0,099 0,068 0,054 250
0,014 0,012 0,024 0,015 0,009 1500
0,032 0,032 0,075 0,059 0,031 10
Pb
Zn
Cd
0,0487 0,0855 0,0822 0,0563 0,0448 300
0,0083 0,0074 0,0147 0,0092 0,0052 2500
0,0161 0,0161 0,0376 0,0294 0,0153 20
88